Was ist Nanobionik?

Künstlerische Darstellung eines durch Nanobionik verändertes Auge.
Künstlerische Darstellung eines durch Nanobionik verändertes Auge.

Nanobionik: Was steckt dahinter?

Der Begriff Nanobionik steht stellvertretend für die Verschmelzung der beiden Fachrichtungen Biologie und Nanotechnik. Neben einer verbesserten Forschung im Bereich der Biologie soll das noch recht neue Feld der Nanobionik dabei helfen, neue Werkzeuge und Prozesse für biologische sowie medizinische Zwecke zu entwickeln. Vor allem die Integration von Nanotechnik in Pflanzen ist dabei aktuell ein zentrales Forschungsgebiet.

Womit beschäftigen sich Nanobioniker?
Aufgrund der vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten von Nanotechnologien, ist das Feld der Nanobionik relativ weit gestreut. Grundsätzlich lässt sich der Bereich in drei Teildisziplinen aufspalten. So beschäftigt sich zum Beispiel die Nanomedizin mit der Entwicklung medizinischer Werkzeuge. Vor allem Nanoroboter und biologische Maschinen konnten sich hier in den letzten Jahren als äußerst hilfreich erweisen. So eröffnet die Nanotechnik neue Wege um beispielsweise Krankheiten wie Krebs besser behandeln zu können. In der jüngsten Vergangenheit konnten durch Nanoroboter unter anderem die Nebenwirkungen von Chemotherapien deutlich gelindert werden. Die Anwesenheit der winzigen Maschinen wird dabei nicht vom Patienten wahrgenommen.

Ein weiteres Arbeitsfeld von Nanobionikern ist die Nanobiotechnologie, welche auch als Nanobiologie bezeichnet wird. Im Prinzip handelt es sich hierbei um eine moderne Disziplin, die unter anderem dabei hilft, Heilungsprozesse wie beispielsweise die Regeneration von biologischem Gewebe zu verbessern. Hier konnte zum Beispiel gezeigt werden, dass es möglich ist, mit der Hilfe von Nanotechnologien innere Organe bei Tieren wie eine Gebärmutter außerhalb des Körpers wachsen zu lassen und diese später wieder zu implantieren. Auch die Herstellung von neuen Extremitäten wie Beinen oder Armen mit der Hilfe von künstlichen Proteinen ist in der Nanobiologie ein wichtiges Thema.

Das dritte Teilgebiet der Nanobionik ist die Bionanotechnologie. Das wichtigste Arbeitsfeld ist hier mit Abstand die DNA-Nanotechnologie. So ist Nutzbarmachung der Eigenschaften von Nuklidsäuren – wie beispielsweise DNA – einer der vielversprechendsten Forschungszweige der modernen Wissenschaft. Vor allem die Entwicklung neuer, nützlicher Materialien und Werkstoffen ist dabei eng mit der DNA-Nanotechnologie verknüpft. Ein weiteres, wichtiges Feld in der Bionanotechnologie ist die Erforschung der Eigenschaften von Membranen. Das Ziel ist hier, synthetische Membranen herzustellen. Speziell die Herstellung von programmierbaren Nanomaterialien steht dabei im Fokus.

Was ist das Ziel der Nanobionik?
Grundsätzlich geht es in der Nanobionik darum, den molekularen Aufbau natürlicher Organismen rekonstruieren und manipulieren zu können. So versuchen die Wissenschaftler innerhalb weniger Dekaden die winzigen Strukturen der Natur künstlich nachzubauen, für deren Entwicklung die Evolution mehrere Millionen Jahre Zeit hatte. Das Potenzial der Nanobionik kann durchaus als gigantisch bewertet werden, da es selbst die abenteuerlichsten Visionen vergangener Tage zu einer greifbaren Realität werden lässt. Ob selbstheilende Werkstoffe, energieerzeugende Materialien oder winzige Transportfahrzeuge für Medikamente: Auf lange Sicht könnte die Nanobionik das Leben der Menschen massiv beeinflussen.

Ganz aktuell arbeiten amerikanische Forscher zum Beispiel daran, Nanotechnologie in lebende Pflanzen zu integrieren. So haben Nanobioniker des MIT Spinatpflanzen mit mikroskopisch kleinen Kunststoffröhren ausgestattet, um bestimmte Stoffe im Boden wie Sprengstoffe zu identifizieren. Da die Pflanzen über anwesendes Wasser kontinuierlich im Austausch mit ihrer Umwelt stehen, können sie zuverlässig selbst geringste Konzentrationen nachweisen. Die Kunststoffröhrchen werden inklusive Peptiden in die Blätter gespritzt, sodass sie von hier aus in das Innere der Pflanze wandern können. Wird nun das Substrat mit einem gesuchten Stoff beimpft, so fangen die Blätter unter Laserbestrahlung an zu fluoreszieren. Selbstverständlich ist dieses Prinzip dabei nicht auf Sprengstoffe limitiert, sodass sich auch andere Bodenbelastungen wie beispielsweise Kontaminationen durch Altlasten auf diese Weise effektiv nachweisen lassen.

Das Fazit
In der Gesamtbetrachtung zeigt sich, dass die Nanobionik ein gigantisches Potenzial aufweist, das in Zukunft sowohl gesellschaftliche als auch die wirtschaftlichen Prozesse grundlegend revolutionieren könnte. Allerdings steckt die Nanobionik derzeit noch in ihrer Anfangsphase, sodass noch nicht genau klar ist, inwieweit die Visionen auch wirklich in die Realität umgesetzt werden können. Nichtsdestotrotz ist und bleibt die Nanobionik eines der vielversprechendsten und spannendsten Gebiete innerhalb der modernen Wissenschaft.

Quelle: https://en.wikipedia.org/wiki/Nanobiotechnology

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