Hunde sind berühmt für ihre feine Nase: Als Spürhunde folgen sie Fährten, sie können versteckte Drogen in Gepäck erschnüffeln und sogar die Anzeichen von Lungenkrebs im Atem von Menschen riechen. Wenn ein Hund einen Geruch aktiv erfassen will, beginnt er bekanntlich zu schnüffeln, um die Geruchs-geladene Luft auf seine etwa 300 Millionen Rezeptorzellen in der Nase zu leiten. Fünf Mal pro Sekunde atmen Hunde dabei stoßartig aus und ein.
Das Schnüffeln haben die Forscher um Matthew Staymates vom National Institute of Standards and Technology (NIST) in Gaithersburg durch eine exakte künstliche Nachbildung einer Hundenase nachgeahmt und erforscht. Erzeugt haben sie die Kopie aus Kunststoff im 3D-Druckverfahren. Durch Luft-Technik verpassten sie dieser Nase auch den nötigen Schnüffel-Luftstrom.
Schnüffeln: Aerodynamisches System zur Probenahme
Wie Visualisierungen der Luftbewegungen verdeutlichten, ist der Zweck des Ausatmens eine Mobilisierung der Geruchsstoffe in Richtung der Nasenlöcher: Es entstehen beim ausgehenden Luftstrom aerodynamische Effekte, die letztlich dazu führen, dass auch weiter entfernte Partikel herbeigewirbelt werden und beim Inhalieren in die Nase gelangen. “Es handelt sich um ein aktives aerodynamisches System zur Probenahme, die sich buchstäblich Geruchsstoffe herbeiholt”, erklärt Staymates.
“Ihre unglaubliche Effizienz bei der Erfassung von Luft-Proben ist ein Grund, warum Hunde so erstaunlich gute chemische Detektoren sind”, resümiert Staymates. “Es ist aber immer noch nur ein Teil ihres Geheimnisses. Von den Hunden können wir noch viel mehr lernen”, betonte er. “Durch ihr Vorbild versuchen wir nun die Empfindlichkeit, Genauigkeit und Geschwindigkeit der Riechstoffdetektion weiter zu verbessern. So könnten die Möglichkeiten zur Erkennung von Sprengstoffen, Narkotika, Krankheitserregern und sogar von Krebs verbessert werden”, sagt der Wissenschaftler.
Video: Eine Visualisierung der Strömungseffekte verdeutlicht den Effekt des Schnüffelns auf die “Fahnen” einer Geruchsquelle. Credit: NPG Press
Quelle: National Institute of Standards and Technology (NIST), Scientific Reports, DOI: 10.1038/srep36876
