Cyborg-Kakerlaken mit Taucheranzug: Einsatzkräfte für geflutete Trümmer

Wenn Rettungskräfte an unzugänglichen Orten nicht mehr weiterkommen, schlägt die Stunde unkonventioneller Hilfsmittel. Eine neue Entwicklung aus Asien rüstet nun winzige Helfer für extreme Bedingungen auf und überwindet dabei physikalische Grenzen.

Ein Team von Forscher:innen der Nanyang Technological University im Stadtstaat Singapur und der Universität Waseda im japanischen Tokio hat einen flexiblen Taucheranzug für Cyborg-Insekten entwickelt. Diese Technologie ermöglicht es Madagaskar-Fauchschaben, bis zu drei Stunden unter Wasser oder in sauerstoffarmen Umgebungen zu überleben und sich dort gesteuert fortzubewegen. Wie in einer im britischen Wissenschaftsmagazin Nature Communications veröffentlichten Studie zu lesen ist, zielt die Entwicklung auf den Einsatz in Katastrophengebieten ab.

In solchen Szenarien blockieren oft überflutete Trümmer, tiefe Pfützen oder teilweise unter Wasser stehende, enge Hohlräume den Zugang für herkömmliche Rettungsroboter. Cyborg-Insekten, also lebende Tiere mit aufgepflanzten elektronischen Controllern zur Bewegungssteuerung, bieten hier einen entscheidenden Vorteil, weil sie ihre eigenen Muskeln zur Fortbewegung nutzen. Sie benötigen dadurch weitaus weniger Strom als rein künstliche Miniaturroboter, deren Antriebsmotoren integrierte Akkus meist nach kurzer Zeit vollständig entleeren.

Das Hauptproblem bisheriger Cyborg-Insekten ist ihre absolute Abhängigkeit vom natürlichen Atmungssystem, das unter Wasser schlicht nicht funktioniert. Schaben atmen über winzige Öffnungen an Brust und Hinterleib, die sogenannten Stigmen, welche den Sauerstoffaustausch mit der Luft sicherstellen. Sobald die Tiere untertauchen, können sie keinen Sauerstoff mehr aus dem Wasser aufnehmen und ersticken innerhalb weniger Minuten.

Um diese Hürde zu überwinden, konstruierten die Wissenschaftler:innen ein kompaktes, in sich geschlossenes System, das Sauerstoff durch eine kontrollierte chemische Reaktion erzeugt. Der Taucheranzug besteht aus einem 3D-gedruckten Sauerstoffgenerator, einer wasserdichten Hülle und flexiblen Silikonschläuchen, die das Gas direkt zu den Stigmen leiten. Auf den Einsatz von zusätzlichen elektronischen Bauteilen für die Sauerstoffproduktion wurde bewusst verzichtet, um das Gewicht gering zu halten und die ohnehin kleinen Akkus der Steuereinheit nicht zu belasten.

Im Inneren des aus transparentem Kunststoff gedruckten Tanks befindet sich ein Schwamm, der mit Mangandioxid als Katalysator beschichtet ist. Durch die Zugabe einer geringen Menge an verdünntem Wasserstoffperoxid wird eine chemische Reaktion in Gang gesetzt, b