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| Arbeitsgruppe Rustom |
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Abb. 2: Rasterelektronenmikroskopische Darstellung einer mikrostrukturierten Elektrodenoberfläche (Bild: T. Burek) |
Selbst-reparierende und regenerierende Bio-Batterien
Die Produktion erneuerbarer und kostengünstiger Energie wird in den nächsten Jahrzehnten eine der herausfordernsten Aufgaben der Menschheit darstellen. Die Entwicklung neuer und effizienter Technologien zur Erzeugung nachhaltiger Energie ist aus diesem Grund ein primäres Ziel für verschiedene wissenschaftliche Disziplinen. In diesem Zusammenhang bieten Nano- und Mikrotechnologie faszinierende neue Werkzeuge, um zum ersten Mal auf makroskopische und mikroskopische biochemische Systeme zuzugreifen. Im Besonderen erlauben die hochmodernen Materialwissenschaften eine direkte Einbindung von lebendem Biomaterial - so z.B. Zellen - in artifizielle Systeme und umgekehrt und bereiten dadurch den Weg für bahnbrechend neue bionische Technologien. Bionische Systeme sind charakterisiert durch ihre Fähigkeit zur Selbsterneuerung sowie durch einen enormen Wirkungsgrad, der von Milliarden Jahren evolutionärer Optimierungszeit profitiert.
Das primäre Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung einer bionischen Batterie, bestehend aus Reihen von Mikro- oder Nanoelektroden (Fig. 2) in Kombination mit einem robusten und selbst-reparierenden eukaryotischen Zellkultursystem. Dieses Setup ermöglicht die Produktion von Energie durch Verwendung des elektrochemischen Ruhepotentials einer großen Anzahl von Zellen oder biotechnologisch hergestellter Vesikel und kann somit als biologische Energiequelle zum Betreiben von verschiedenen Geräten, so z.B. Herz- und Hirnschrittmachern sowie Hörgeräten verwendet werden, die - im Falle von Körperimplantaten - kontinuierlich durch in der Umgebung vorhandene Nährstoffe aufgeladen werden.
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