Können 3D gedruckte Mikromotoren Abhilfe bei Unfruchtbarkeit schaffen?

Wissenschaftler verleihen Spermien Vortrieb mit Spermbots

Eggenstein-Leopoldshafen: Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden – kurz IFW Dresden – veröffentlichten im ACS Journal Nano Letters spektakuläre Ergebnisse zum Thema männlicher Unfruchtbarkeit.

Die Forscher entwickelten Mikromotoren, die mithilfe eines 3D-Druckers der Firma Nanoscribe hergestellt wurden. Die winzigen spiralförmigen Antriebselemente können träge schwimmende Spermien direkt zu einer Eizelle navigieren, um hier eine Befruchtung einzuleiten. Diese sogenannten “Spermbots” bestehen aus kleinsten Metallspiralen, welche von einem rotierenden magnetischen Feld gesteuert werden.

In einem spannenden Video zeigen Prof. Oliver G. Schmidt, Dr. Mariana Medina Sánchez, Lukas Schwarz und Kollegen (IFW Dresden) den Weg eines Spermbots zur unbefruchteten Eizelle:

Die Entstehung der Spermbots

Nach der theoretischen Entwicklung dieser Mikromaschinen, stellte sich für die Wissenschaftler die Herausforderung, die Ergebnisse praktisch umzusetzen. Man wählte dafür die 3D-Laserlithografie, da es diese innovative Technologie ermöglicht, solche winzigen Objekte in nahezu beliebiger Form und mit größter Präzision herzustellen. Gemäß den aus einem digitalen Modell generierten Daten wurde mit einem Laserstrahl computergesteuert und in drei Dimensionen in einen flüssigen Fotolack geschrieben. Während dieses Schreib- bzw. Druckprozesses – der sogenannten Zwei-Photonen-Polymerisation – härtet der lichtempfindliche Lack an den belichteten Stellen aus. Die überschüssige Menge Fotolack kann später einfach in einem Entwicklerbad abgelöst werden. Die auf diese Weise aus einem Photopolymer gedruckten Kunststoffspiralen wurden zusätzlich mit einer Metallschicht überzogen, um ihnen magnetische Eigenschaften zu verleihen. Damit können die Spermbots mithilfe eines rotierenden Magnetfeldes zur Eizelle bewegt und gesteuert werden.

3D-Drucker der Firma Nanoscribe

Nanoscribe ist einer der Weltmarkt- und Technologieführer im Bereich von 3D-Druckern für die Nano- und Mikrometerskala. Zahlreiche Preise wie der Prism oder WTN Award unterstreichen das disruptive Potential dieser Technologie. Der Geschäftsführer Martin Hermatschweiler erläutert:

“Mit unserem 3D-Drucker Photonic Professional GT lassen sich immer wieder komplett neue Anwendungsfelder erschließen. Forschungsergebnisse unserer Kunden – wie beispielsweise die Spermbots des IFW Dresden – zeigen das vielseitige Zukunftspotenzial dieser Geräte. Für viele dieser bahnbrechenden Anwendungen gibt es keine alternative Herstellungsmethode.”