Schweizer Forscher stellen dank Pilz 3D-gedruckte Haut her, die selbstheilend ist

Auf Grund heutiger Technologien und wirtschaftlichen Fortschritten werden Roboter immer mehr Leben eingehaucht. Ob es die Gestalt, die Stimme oder auch die Intelligenz dieser Roboter sind, sie verhelfen nicht nur zu einem vereinfachten Alltag, sondern auch in verschiedenen Industrien finden sie ihre Anwendung. Nun haben sich Schweizer Forscher der Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH) innerhalb ihrer Forschung mit der Möglichkeit von 3D-gedruckten Myzel-Hydrogelen beschäftigt und wie diese als lebende Materialien genutzt werden könnten in Bezug auf Roboter. Das konkrete Forschungsziel hierbei war es also nicht nur die additive Herstellungsweise von Haut für Roboter, sondern sie sollte ebenfalls auch selbstheilend sein.

Normalerweise finden wir solche selbstheilende und -regenerierende Prozesse in erster Linie bei biologischen Materialien wie zum Beispiel Tierknochen oder auch Pflanzenstämmen, die ebenfalls die Fähigkeit besitzen, sich unter Einfluss der Umwelt unterschiedlichen Bedingungen anzupassen. Da dieser Feld allerdings laut dem Schweizer Team als unerforscht gilt, wollte man hierbei den 3D-Druck als Ansatz und die Eigenschaften von Pilzmyzelen – also die fadenförmigen Zellen eines Pilzes – nutzen wollte, um somit zur Veranschaulichung einen Roboter mit dieser technologisch anspruchsvollen Haut auszustatten, die sowohl mechanisch robust, aber auch selbstreinigend sein soll.

Gitterstruktur des Myzels während der Druckprüfung (Bild: ETH Zürich)

Wie entsteht die 3D-gedruckte Haut für den Roboter?

Die Forschung, die den Namen „Three-dimensional printing of mycelium hydrogels into living complex materials“ und im Nature Materials, einem Fachjournal, veröffentlicht worden ist, beginnt in erster Instanz mit der Basis der Haut. Hierfür wurde ein dreidimensionales Gitter aus einem Hydrogel hergestellt, welches mittels dem Einsatz eines 3D-Druckers hergestellt worden ist. Bei einem Hydrogel handelt es sich generell um ein Gel, welches einen äußerst hohen Wassergehalt aufweist. Bestehend aus hydrophilen, enthalten sie ebenfalls wasserunlösliche Polymere, die bei Kontakt mit Wasser ihre Form weitgehend verändern. Nicht zuletzt auf Grund ihrer hohen Flexibilität, der durch den hohen Wassergehalt einem biologischen Gewebe sehr stark ähnelt.

In dem von dem Schweizer Forschungsteam verwendeten Hydrogel befinden sich im Detail Zellen, die ebenfalls im Pilz Ganoderma lucidum, zu deutsch „glänzender Lackporling“, vorzufinden sind. Der Vorgang der Forscher war darauf fokussiert, dass die Roboterhaut binnen drei Wochen entstehen konnte. Um dies allerdings zu erreichen, mussten sie die 3D-gedruckten Gitter so konzipieren, dass die Myzelen des Ganoderma lucidum Pilzes darauf wachsen konnten und die innerhalb der Gitterstruktur vorhandenen offenen Stellen füllen konnte.

Mögliche Verwendung in der Medizintechnik

Nachdem diese 3D-gedruckte Haut nun über drei Wochen gereift ist, wurde diese ebenfalls Tests unterzogen. Hierbei wurde sowohl ein robotischer Greifer und sphärischer Roboter mit dieser Haut überzogen und anschließend in Wasser getaucht wie auch über unterschiedliche Oberflächen gerollt. Hierbei wollte man testen, ob die Haut tatsächlich robust, selbstreinigend und schließlich auch selbstregenerierend ist. Das Ergebnis: Alle Tests wurden erfolgreich bestanden! Nichtsdestotrotz stehen die Schweizer noch vor einer letzten Herausforderung: dem Selbstheiligungsprozess. Hierfür muss das Myzel nämlich lebendig sein und benötigt daher Nährstoffe, die zugeführt werden müssen und gleichzeitig Stoffwechselabfälle, die es zu entfernen gilt. Die Forscher geben im Zuge ihrer Arbeit an, dass sich dieser Pilz besonders für die Herstellung von Schaltkreisen eignen könnte, denn nach den verschiedenen Tests wurde wurde die Haut abgezogen und Schaltkreise darauf gedruckt, welche als Myceliotronik beispielsweise ihre Anwendung in der Medizintechnik finden können.

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*Titelbildnachweis: Heilpraxis