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Freitag, 26.05.2017
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Biosensoren für Landminen

Bakterien markieren explosive Kriegsüberreste mit Fluoreszenz-Farbstoff

Mikroben als Minensucher: Durch genetische Modifikation von Bakterien könnten Landminen in Zukunft gefahrloser aufgespürt werden. Die veränderten Mikroorganismen sondern in der Nähe von Blindgängern einen fluoreszierenden Farbstoff ab. Dieser kann aus sicherer Entfernung mit einem Laser sichtbar gemacht werden und so die genaue Position der vergrabenen Sprengfallen preisgeben.
Die genetisch veränderten Bakterien geben in der Nähe von Minen ein Leuchtsignal.

Die genetisch veränderten Bakterien geben in der Nähe von Minen ein Leuchtsignal.

Sie sind eine unsichtbare Gefahr unter der Erde: die mehr als 100 Millionen Landminen und anderen explosiven Überreste aus vergangenen Kriegen. Sie verletzen jährlich rund 15.000 bis 20.000 Menschen - oder töten sie sogar. Um die tödlichen Schläfer aufzuspüren, müssen in der Regel auch heute noch Menschen ihr Leben aufs Spiel setzen, wenn sie direkt in den Minenfeldern nach den Sprengstoffen suchen.

Um die Gefahr zu reduzieren, arbeiten erste Pilotprojekte an alternativen Lösungen. So werden bereits Flugdrohnen mit Radarsystem zur Minensuche getestet. Eine andere Möglichkeit stellen nun Forscher um Shimshon Belkin von der Hebräischen Universität in Jerusalem vor.

Mit einem Laser wird der Fluoreszenz-Farbstoff der Bakterien aus sicherer Entfernung detektiert.

Mit einem Laser wird der Fluoreszenz-Farbstoff der Bakterien aus sicherer Entfernung detektiert.

Verräterisches Leuchten


Die Wissenschaftler haben Bakterien genetisch so modifiziert, dass sie bei Kontakt mit explosiven Gasen einen fluoreszierenden Farbstoff absondern. Im Boden verborgene Minen setzen im Laufe der Zeit winzige Mengen eben dieser Gase frei. Wenn die Bakterien in der Nähe einer Mine sind, geben sie daher ihr fluoreszierendes Warnsignal ab.


In ersten Probeläufen war die Technik bereits erfolgreich, wie die Wissenschaftler berichten. Sie verteilten dabei die Bakterien, die in kleinen Kunststoffbetten eingekapselt waren, auf einem verminten Testgelände. Um die Leuchtstoffe sichtbar zu machen, nutzten sie ein eigens entwickeltes Lasersystem, mit dem sie den Bereich aus sicherer Entfernung abscannten. "Unsere Feldversuche zeigen, dass modifizierte Biosensoren nützlich für ein Spürsystem für Landminen sein könnten", so Belkin.

Anstehende Herausforderungen


Bevor die neue Technik in den realen Einsatz kommt, gibt es aber noch einige Hürden zu meistern: "Dazu gehören die Erhöhung von Sensitivität und Stabilität der Sensor-Bakterien und das Verbessern der Scan-Geschwindigkeit des Laser-Systems, um auch große Areale abzudecken", sagt Belkin. "Nötig ist auch noch eine Verkleinerung des Scan-Apparats, damit er an Bord einer Drohne eingesetzt werden kann."

Vielleicht übernehmen in Zukunft dann Bakterien die gefährliche Suche nach Minen und vergrabenen Sprengfallen. (Nature Biotechnology, 2017; doi: 10.1038/nbt.3791)
(The Hebrew University of Jerusalem, 12.04.2017 - CLU)
 
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