Gefühlvoll zupacken

»Die klas­sis­che Pinzette übt den größten Druck immer an der Spitze aus. Das ist für Biolo­gen und Medi­zin­er oft ein Prob­lem: Wenn sie mit empfind­lichem Gewebe hantieren, kann der Zel­lver­band durch den hohen Druck beschädigt wer­den«, erk­lärt Dr. Oliv­er Schwarz vom Fraun­hofer IPA. Zusam­men mit seinem Team hat der Biotech­niker eine »for­madap­tive Pinzette« entwick­elt, die den Druck reduziert.

Die Inspi­ra­tion für das neue Werkzeug liefer­ten Fis­che, genaugenom­men deren Schwanzflossen. Diese enthal­ten strahlen­för­mige Struk­turen, die durch querver­laufend­es, elastis­ches Bindegewebe ver­bun­den sind. Der Auf­bau sorgt dafür, dass sich die Strahlen dem Wasser­druck ent­ge­gen­biegen und den Vor­trieb des Fis­ches beschleunigen.

Diesen Fin-Ray-Effekt, der 1997 ent­deckt wurde, nutzen die IPA-Forsch­er für die Entwick­lung medi­zinis­ch­er Geräte. »Unsere bion­is­che Pinzette beste­ht – wie der Fis­chschwanz – aus Längs- und Querver­stre­bun­gen, die elastisch miteinan­der ver­bun­den und so ange­ord­net sind, dass sie auf Druck reagieren und diesem ent­ge­gen­wirken«, sagt Schwarz.

Der Druck dafür muss nicht groß sein: Vor­sichtig greift der Forsch­er mit sein­er Pinzette nach einem Stro­hhalm, der auf dem Tisch liegt. Die bei­den Grei­farme, die eben noch kerzenger­ade waren, passen sich sofort der Ober­fläche des Halmes an. »Dieses for­madap­tive Ver­hal­ten sorgt dafür, dass der Druck nicht mehr an einem Punkt konzen­tri­ert auftritt, son­dern sich auf die gesamte Auflage­fläche verteilt«, erläutert der Forsch­er, während er den Stro­hhalm mit der Pinzette vom Tisch aufhebt. Der Halm ver­biegt sich dabei nur leicht zu einem Oval, wird aber nicht gequetscht.

Das Geheim­nis steckt im Design. In monate­langer Tüfte­lar­beit haben die Forsch­er am Com­put­er unter­schiedliche Mod­elle entwick­elt. »Unser Ziel war es, die Pinzette so zu gestal­ten, dass sie gut in der Hand liegt, die gewün­schte Adap­tion an die Ober­fläche garantiert und dass sie sich sowohl kostengün­stig als auch nach­haltig pro­duzieren lässt«, berichtet Schwarz.

Das erfol­gver­sprechend­ste Mod­ell – es beste­ht aus Polyamid, einem Kun­st­stoff, der aus Riz­i­nusöl gewon­nen wird und medi­z­in­tech­nisch zuge­lassen ist – kann mit 3D-Druck­tech­nik oder im Spritz­gussver­fahren gefer­tigt wer­den. Die ersten Pro­to­typen befind­en sich in der Chirurgie bere­its im Praxistest.

Die Medi­zin ist dabei nur eines von vie­len Anwen­dungs­feldern: Die neuen for­madap­tiv­en Pinzetten lassen sich über­all nutzen, wo kleine empfind­liche Teile fix­iert oder trans­portiert wer­den müssen: In der biol­o­gis­chen Forschung genau­so wie in der Pro­duk­tion elek­tro­n­is­ch­er Bauelemente.