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Das Labor für die Hosentasche

Nanotechnologie Das Labor für die Hosentasche

Wie wäre es, wenn in Zukunft zur Diagnose und Kontrolle von Krankheiten Blut- und Gewebeproben nicht mehr zeitraubend ins Labor geschickt werden müssten? Marburger Forscher beteiligen sich an der Entwicklung eines „Labors auf dem Chip“.

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Quelle: Thorsten Richter

 „Normalerweise braucht man für die Untersuchung von Blutproben richtig fette Maschinen“, sagt Wolfgang Parak, Physik-Professor an der Universität Marburg. Besonders chronische Patienten kennen die lästigen Besuche beim Arzt, die nur dazu dienen, mal wieder eine Blut- oder Urinprobe abzugeben, die weiter ins Labor muss. Nach Tagen gibt´s dann von dort die Werte. Beim zweiten Gang zum Arzt wird die Medikation eingestellt und die Therapie besprochen: Langwierig.
„Ideal wäre doch ein kleines Gerät, was in die Hosentasche passt und zuhause präzise die Werte ausspuckt“, so Parak. Er ist Mitglied beim – von der Europäischen Union geförderten – Projekt „Namdiatream“.

Klein, aber ebenso genau wie die „fetten Maschinen“

Wissenschaftler verschiedener Fachgebiete – Chemie, Biologie, Physik und Medizin – arbeiten hier gemeinsam an dem „Labor für die Hosentasche“. Damit ein solcher Chip irgendwann mal eine ebenso genaue Diagnose wie die „fetten Maschinen“ ausspucken kann, braucht es das geballte Wissen mehrerer Fachexperten. Am einfachen Beispiel einer Mandelentzündung lässt sich das erklären: Die Biologen und Mediziner wissen zwar,              welche Antikörper der Körper ausschüttet, wenn er die krankheitserregenden Keime ortet. Aber wie lassen sich diese in einem Chip oder einer Maschine auseinanderhalten und identifizieren? Physiker Parak hat die Antwort: „Wir können spezielle Nanopartikel aus Gold herstellen, die spezifisch auf bestimmte Teilchen, zum Beispiel Antikörper, reagieren können.“
Seine Nano-Teilchen, die so klein sind, dass man sie mit dem bloßen Auge in einer Wasser-Lösung nicht erkennen kann, haben eine besondere Eigenschaft: „Sie färben das Wasser rubinrot“, so Parak. Diese Eigenschaft hätten berühmte Maler schon vor Jahrhunderten genutzt, ohne etwas mit dem Wort Nanotechnologie anfangen zu können.
Das Wasser ist aber nur so lange rot gefärbt, wie die Teilchen als einzelne Partikel in der Lösung vorliegen.
Hat man die richtigen Teilchen zur Hand, die mit den Antikörpern der Mandelentzündung reagieren, dann verfärbt sich das Wasser und ist plötzlich blau. „Die Antikörper sorgen dafür, dass sich die Nano-
partikel agglomerieren, also sich zusammenlagern. In gebundener Form absorbieren die Teilchen Lichtwellen eines anderen Spektrums“. Diese Lichtwellen nimmt das menschliche Auge dann eben als blau wahr.

Gesucht wird der richtige Schlüssel zum Schloss

Das Problem für die Physiker: Man kann den Nano-Chip nicht einfach so programmieren wie einen normalen Computer-Chip. Man muss die Teilchen finden, die genau mit eben jenen Antikörpern reagieren, die man nachweisen will. „Nach einem ähnlichen Prinzip funktioniert zum Beispiel schon ein marktreifer Schwangerschaftstest“, gibt Parak ein Beispiel aus der Praxis.
Er entwickelt und untersucht mit seinem Team immer neue Teilchen und dann geht die Suche los: „Wichtig sind vor allem Konferenzen und der Kontakt zu Forschern aus der Medizin und Biologie“. Es kann Jahre dauern, bis Parak die richtigen Forscher findet, die an dem richtigen Problem forschen. Quasi, bis er den passenden Schlüssel für sein Nano-Schloss gefunden hat. Manchmal läuft es aber auch andersherum und Mediziner finden seine Partikel. So wie kürzlich geschehen, als Hamburger Wissenschaftler, die an Multiplesklerose forschen, mithilfe seiner Nanopartikel bestimmte, für sie wichtige Stoffe in der Leber nachweisen konnten.
Bis zur Marktreife des Hosentaschen-Chips werden wohl noch einige Jahre vergehen. Für die Zeit bis dahin hat Wolfgang Parak noch viele Ideen, wo seine Nanopartikel helfen könnten. Das Tüfteln an seinen winzigen Forschungsobjekten erfüllt ihn zwar auch so. „Aber man möchte ja schon, dass die ganze Arbeit auch mal irgendwann einen Nutzen für andere hat“, so Parak.

von Tim Gabel

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