Hummer erzeugt Strom

Zwei Krustentiere und eine Digitaluhr könnten dabei helfen, dass medizinische Implantate künftig ohne Batterie auskommen.

In Evgeny Katz‘ Vision der Zukunft arbeiten medizinische Implantate mit dem menschlichen Körper als Batterie. Sie nutzen einfach die gleiche Energie, die sonst Muskeln und Organen bereitsteht. Das Labor des Forschers an der Clarkson University hat deshalb eine Biobrennstoffzelle entwickelt, die elektrischen Strom aus der Glucose bezieht, die im Blutkreislauf von Schnecken, Muscheln und seit neuestem auch Krustentieren zirkuliert.

Medizinische Implantate, wie sie sich Katz vorstellt, dürften noch einige Jahre auf sich warten lassen, doch die letzte Studie des Forschers zeigt schon, dass die Technik langsam nutzbar wird. Hierbei helfen Hummer: Ein Wissenschaftlerteam um Katz mit Kollegen vom University of Vermont College of Medicine hat es geschafft, mit der Glucose von zwei der Tiere immerhin eine Digitaluhr anzutreiben. Die Krustentiere sind dabei "in Reihe geschaltet" – wie Batterien. Das Experiment zeigt, dass beispielsweise ein Herzschrittmacher eines Tages mit der Glucose des Körpers laufen könnte.

Das Verfahren basiert auf einem Enzym, das sich in implantierten Elektroden aus Kohlenstoffnanoröhrchen befindet. Zusammen sollen beide Grundstoffe eine effektive Methode bilden, chemische Energie aus der Glucose im Kreislaufsystem der Tiere in Elektrizität umzuwandeln.

In der Vergangenheit wurden diese Biobrennstoffzellen in den Ohren von Hasen, dem Unterleib von Insekten sowie den Hohlräumen von Schnecken und Muscheln getestet. Der Hummer-Versuch ist allerdings anders: Es ist das erste Mal, dass auch lebende Organismen ein Stück Elektronik antreiben.

Mit den Elektroden in ihrem Unterleib konnten die Tiere die Digitaluhr anfangs immerhin für eine Stunde aktiv halten, bis der Glucose-Spiegel in der Nähe der Elektroden zu stark absank. Etwas später nahm die Spannung jedoch wieder zu und die Krustentiere konnten die Uhr ihr gesamtes Leben lang im Labor antreiben. (Schmerz spüren die Hummer übrigens nicht, weil an den Implantationsstellen keine Nervenenden sitzen.)

Menschen mit Herzschrittmachern wären ideale Kandidaten für eine solche Biobatterie. In einem ersten realitätsnahen Versuch schlossen die Forscher um Katz einen Schrittmacher an ein künstliches System an, das dem menschlichen Kreislauf nahe kommt. Es enthielt Serum, also Blut ohne Protein und Zellmaterial, mit verschiedenen Glucosestufen, um verschiedene Zuckerspiegel nachzubilden – etwa wenn man gerade Sport gemacht hat, am Schreibtisch sitzt oder Diabetiker ist.

Nach Entfernen der Standardbatterie wurde der Herzschrittmacher zum Ersten seiner Art, der vollständig auf Glucose-Basis arbeitete. Doch dabei soll es nicht bleiben: Katz und sein Team wollen auch andere Medizingeräte mit dem Bioakku testen. (bsc)