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Ingenieure um Prof. Dr. Jeanette Hussong von der Ruhr-Universität Bochum wollen erste Schritte unternehmen, um die Technik für eine künstliche Luftröhre zu entwickeln. Die Volkswagenstiftung fördert das Vorhaben im Rahmen der Initiative „Experiment“ mit 76.500 Euro für maximal 18 Monate. Das Programm ermöglicht es Wissenschaftlern zu erproben, ob radikal neue Ideen in der Praxis umsetzbar sind. Das Bochumer Projekt startet Anfang 2017.

Die menschliche Luftröhre ist von einem dünnen zweischichtigen Film bedeckt. Er transportiert Störenfriede wie Staubpartikel oder Bakterien aus der Lunge heraus. Ist dieser Selbstreinigungsmechanismus gestört, kann das Krankheiten wie die zystische Fibrose zur Folge haben, die mit einem frühzeitigen Tod einhergehen.

Flüssigkeitsfilm nachbilden

Das Team vom Bochumer Institut für Thermo- und Fluiddynamik möchte in dem geförderten Projekt ein künstliches Luftröhrenmodell entwickeln und testen. Dazu müssen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler den gleichmäßigen Flüssigkeitsfilm nachbilden, der der Schlüssel für den Selbstreinigungsmechanismus ist. Genau das ist eine besondere Herausforderung. Der Film muss die Röhre gleichmäßig bedecken und sich entgegen der Schwerkraft bewegen können, um Partikel aus der Lunge heraus zu transportieren. Außerdem dürfen die bei der Atmung entstehenden Luftströme den Film nicht stören.

Das Luftröhrenmodell wollen die Forscher aus einem Stapel von Piezo-Aktoren aufbauen. Diese Ringe wandeln elektrische Spannungen in mechanische Bewegungen um. Sie werden über poröse Zwischenschichten miteinander verbunden, die sich in Form einer wandernden Welle bewegen sollen. Diese Wellenbewegung soll den Flüssigkeitsfilm in der Röhre gleichmäßig verteilen. „Die Arbeiten könnten der erste Schritt in Richtung einer künstlichen Luftröhre sein“, sagt Jeanette Hussong.