Am PC: KIT-Forscher überprüfen Ergebnisse (Foto: Amadeus Bramsiepe, kit.edu)

Ziel kohlenstoffneutrale Mobilität

Den Experten nach weist die Lithium-Metall-Batterie anfänglich eine Speicherkapazität von 214 Milliamperestunden pro Gramm auf; über 1.000 Ladezyklen bleibt die Kapazität zu 88 Prozent erhalten. Die sogenannte Coulomb-Effizienz, die das Verhältnis zwischen entnommener und zugeführter Kapazität angibt, beträgt durchschnittlich 99,94 Prozent. Da sich die vorgestellte Batterie auch durch eine hohe Sicherheit auszeichnet, ist den Karlsruher Forschern eigenen Angaben nach ein wichtiger Schritt auf dem Weg zur kohlenstoffneutralen Mobilität gelungen.

Mit dem üblicherweise verwendeten und kommerziell erhältlichen organischen Elektrolyten (LP30) ließ die Stabilität bisher stark zu wünschen übrig. Die Speicherkapazität sinkt mit steigender Zahl der Ladezyklen. Warum das so ist, erklärt Stefano Passerini, Direktor des an der Entwicklung beteiligten Helmholtz-Instituts Ulm (HIU): "Im Elektrolyten LP30 entstehen Partikelrisse an der Kathode. Innerhalb dieser Risse reagiert der Elektrolyt und zerstört die Struktur. Zudem bildet sich eine dicke moosartige lithiumhaltige Schicht auf der Kathode."

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Nervensystem: große Aufgabe für Roboter (Foto: pixabay.com, Gerd Altmann)

Reale Testbedingungen

Es hat sich gezeigt, dass die winzigen durch ein magnetisches Feld kontrollierten weichen Roboter, sich entgegen dem Fluss der Flüssigkeit bewegen, Steigungen überwinden und sich über neuronales Gewebe wie das Rückenmark bewegen und Substanzen dabei ganz präzise an bestimmten Stellen positionieren. Die MANiACs-Roboter sollten unter den Bedingungen getestet werden, die sie auch im Körper vorfinden würden. Dazu gehört die wellenförmige und gewundene Architektur des Nervensystems, aber auch die fließende zerebral-spinale Flüssigkeit und Steilhänge.

Die Soft Robots wurden hinsichtlich ihrer Fähigkeit, Hänge mit zunehmender Steilheit zu überwinden, gestestet. Und auch bei Bewegungen gegen die fließende Flüssigkeit kamen sie zum Einsatz. Zusätzlich wurde an den Gehirnen von Ratten und dem Rückenmark von Mäusen überprüft, wie sich die Roboter entlang des Gewebes bewegen und Farbe an der Oberfläche positionieren können. Die Farbe diente dabei als Ersatz für Medikamente.

Erste Tests erfolgreich

Unter der Stimulation durch Magneten überwanden die MANiACs Gefälle von bis zu 45 Grad. Sie bewegten auch stromaufwärts gegen einen Flüssigkeitsstrom, der jenem ähnlich war, dem sie auch im Nervensystem vorfinden würden. Es gelang die mit Farbe versehenen MANiACs auf der Oberfläche von neuronalem Gewebe von Nagetieren mit sehr großer Genauigkeit zu bewegen und die Farbe an bestimmten Stellen anzubringen.

Es gelang sogar an mehreren Stellen eine weitere Dosis Farbe anzubringen. Genau diese Fähigkeit ist laut David Cappelleri von der Purdue University http://purdue.edu , einem anderen an dem Projekt beteiligten Forscher, von entscheidender Bedeutung. Damit lasse sich eine bei der ersten Behandlung nicht ausreichende Dosis erneut verabreichen.

Erkrankungen des Zentralnervensystems sind nur schwer behandelbar. Laut Lamar Mair von Weinberg Medical Physics können durch die orale oder intravenöse Verabreichung von Medikamenten zum Beispiel zur Behandlung von Krebs oder neurologischen Krankheiten Bereiche des Körpers und des Nervensystems betroffen sein, die mit der Krankheit nicht in Zusammenhang stehen. "Eine gezielte Arzneimittelabgabe kann zur verbesserten Wirksamkeit und geringeren Nebenwirkungen führen."

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