Die zunehmenden Anwendungen der „Nekrobatik“: Aus toten Spinnenkadavern werden biohybride Roboter

Im Jahr 2022 verwendeten Wissenschaftler der Rice University in den USA den Begriff „Nekrobot“ für die Entwicklung biologischer Roboter aus toten Tierkörpern. Eine in Advanced Science veröffentlichte Studie beschreibt, wie die Hauptautorin Faye Yap und Daniel Preston von der George R. Brown School of Engineering der Rice University die einzigartige Physiologie von Wolfsspinnen nutzten, um sie als mechanische Greifwerkzeuge einzusetzen. Sie konnten Objekte greifen, die bis zu 130 % schwerer waren als ihr Eigengewicht, und mehr als 1.000 Greifzyklen durchführen, wobei Präzision und Stabilität erhalten blieben. „Es stellt sich heraus, dass die Spinne nach ihrem Tod die perfekte Architektur für kleine, natürlich entstandene Greifer bietet“, erklärte Preston in einer Erklärung.

Dies war ein erster Schritt in Richtung Automatisierung und ein neues Forschungsgebiet, das sie „Nekrobatik“ nannten. Seitdem werden ihre Anwendungen untersucht, insbesondere für kleine, präzise Aufgaben wie die Manipulation elektronischer Komponenten wie Mikrochips. Auch ihr Einsatz bei oberflächlichen Operationen oder bei Engpässen in der medizinischen Ausrüstung ist im Gespräch . Ihre natürliche Tarnung macht sie ideal für die Ernte in der freien Natur. Gleichzeitig sprechen wir von kostengünstiger, biologisch abbaubarer Robotik.

„ Die Nutzung von Eigenschaften und Mechanismen, die denen der Natur ähneln, kann technische Systeme mit völlig neuen Fähigkeiten oder Vorteilen ermöglichen; dieses Forschungsgebiet ist als bioinspiriertes oder biomimetisches Design bekannt“, beschreiben sie in dem Artikel.

„Durch die Beobachtung von Organismen, die sich im Laufe der Jahrtausende der Evolution weiterentwickelt haben, haben Wissenschaftler und Ingenieure Fähigkeiten entwickelt, die von Oberflächenbenetzungsmodifikationen nach dem Vorbild von Lotusblättern und namibischen Käfern bis hin zu Haftmechanismen reichen, die die Zehen von Geckos nachahmen“, heißt es in der Studie der Rice University. Sie fügt hinzu, dass sich die Forscher auch von der Fortbewegungsart von Land- und Wasserlebewesen inspirieren ließen, um Roboter zu entwickeln.

Um dies zu erreichen, musste man zunächst verstehen, wie ihre Fortbewegung funktioniert. Faye Yap selbst gab gegenüber den Medien zu, dass sie als Maschinenbauingenieurin nie gedacht hätte, dass ihre Forschungen zur Hydraulik einmal auf diese Weise genutzt werden würden. Alles begann, als sie eine tote Spinne auf dem Boden ihres Labors fand. Nachdem sie sie beobachtet hatte, erkannte sie, dass Spinnen nach ihrem Tod immer schrumpfen.

„Da Spinnenbeine nur Beugemuskeln enthalten, rollen sich die Beine der Spinne nach dem Tod aufgrund des fehlenden hydrostatischen Drucks nach innen zum Körper hin “, stellen die Experten fest. Preston erklärte weiter, dass Spinnen „ihre Beine dank einer Kammer (Prosoma) in der Nähe ihres Kopfes ausstrecken, die sich zusammenzieht und Blut in ihre Gliedmaßen pumpt, wodurch diese sich entfalten .“ Nimmt das Flüssigkeitsvolumen ab, ziehen sich die Beine zurück.

Yap nutzte dieses natürliche hydraulische System in den Beinen dieser Spinnentiere und führte eine Nadel in ihr Prosoma ein. Er befestigte die Spritze mit Klebstoff, um einen luftdichten Verschluss zu bilden. Dieser Mechanismus ermöglichte es ihm, die Beine der Spinne zu bewegen, als wäre sie lebendig, und verwandelte sie so in einen biologischen Robotergreifer. Ein Vorgang, der nur etwa zehn Minuten dauerte.

Biohybride Systeme gehen über die bloße Inspiration hinaus: „Biohybride Systeme kombinieren natürliche oder künstlich hergestellte Zellen und Gewebe mit künstlichen oder unbelebten Komponenten, um biokompatible Roboter und Aktoren im kleinen Maßstab zu erzeugen“, heißt es in dem veröffentlichten Dokument. Was wie Science-Fiction erschien, könnte Realität sein und neue Forschungsansätze eröffnen.

Tatsächlich berichtete „La Voz de Galicia“ im Jahr 2024, dass der Spanier Raúl Villamarín Rodríguez, Kognitionstechnologe und Vizepräsident der Woxsen University in Hyderabad , ein Projekt leitet, das den Einsatz von Roboterspinnen bei Operationen vorsieht. Er stellte diese Technologie auf dem World Artificial Intelligence Festival in Cannes vor. Künstliche Intelligenz könnte zudem neue Einsatzmöglichkeiten für diese biotischen Materialien eröffnen. Die Technologie befindet sich noch in der frühen Entwicklungsphase, ihr Potenzial ist jedoch vielversprechend.