Amerikanische Wissenschaftler haben lebende Zellen mit einer Art Kabelanschluss ausgestattet: Es gelang ihnen, Säugetierzellen direkt an winzige, elektrisch leitfähige Drähte aus Silizium anzuschließen. Dafür züchteten sie die Zellen auf einem Nährmaterial, aus dem Nanodrähte aus Silizium aufragten. Durch die direkte Verbindung von Zellen mit der Außenwelt über solche Nanodrähte hoffen Forscher, einmal biologische Vorgänge in und zwischen Zellen untersuchen und beeinflussen zu können.
Für ihre Experimente benutzten die Wissenschaftler kultivierte Stammzellen von Mäusen sowie Nierenzellen von Menschen, die jeweils noch nicht ausgereift waren. Diese ließen sie auf einen Nährboden wachsen, in den ein Netzwerk von senkrecht nach oben stehenden Nanodrähtchen eingebettet war. Diese winzigen Drähte waren sechs tausendstel Millimeter lang und besaßen einen Durchmesser von etwa einem zehntausendstel Millimeter. Anschließend untersuchten die Forscher die Zellen unter einem Mikroskop. Das Ergebnis: Die Nanodrähte hatten die die Zellen während deren Wachstum durchdrungen, ohne diese dabei sichtbar zu beschädigen. Ob dabei allerdings Zellfunktionen beeinflusst werden, müssen die Forscher erst in weiteren Versuchen herausfinden. Entscheidend für die Überlebensfähigkeit der Zellen war der Durchmesser der Drähtchen: Je schmaler er war, desto länger überlebten die Zellen.
Die Stammzellen der Mäuse verhielten sich auf dem Nährboden mit den eingebetteten Nanodrähten genauso wie auf den normalerweise in der Stammzellforschung verwendeten Nährböden: Bei Zusatz bestimmter Substanzen entwickelten sie sich zu Herzmuskelzellen. Mit einem weiteren Experiment konnten die Forscher zeigen, dass die Nanoröhrchen wirklich mit dem Zellinneren in Verbindung stehen und nicht nur einfach als Fremdkörper eingedrungen sind. Dazu hefteten sie ein Stück Erbgut an die Nanoröhrchen, das den Bauplan für ein leuchtendes Eiweiß trug. Anschließend gaben sie die Zellen auf den Nährboden mit den Nanodrähten und konnten bereits nach einem Tag dieses Eiweiß in einigen der Zellen nachweisen.
Eine solche direkte Verbindung des Zellinneren mit der Außenwelt eröffne ganz neue Möglichkeiten, biologische Prozesse in lebenden Zellen zu untersuchen und zu manipulieren, schreiben die Wissenschaftler. Auch Wechselwirkungen mit anderen Zellen könnten auf diese Weise überwacht werden. Die Ergebnisse der Versuche zeigten, dass die verwendeten Siliziumnanodrähte ein geeignetes Werkzeug für derartige Ansätze seien.
Woong Kim (University of California, Berkeley) et al.: Journal of the American Chemical Society, Online-Vorabveröffentlichung, DOI: 10.1021/ja071456k ddp/wissenschaft.de ? Tobias Becker
