Muskelgewebe auf Hydrogel: Zürcher Bioaktuatoren bewegen sich elfmal weiter

Forschende der ETH Zürich haben neuartige Bioaktuatoren vorgestellt, die lebendes Muskelgewebe mit künstlichen Trägerstrukturen kombinieren. Die mikroskopisch präzise gefertigten Systeme basieren auf im Labor gezüchtetem Skelettmuskelgewebe von Mäusen, das auf 3D-gedruckten Hydrogel-Gerüsten aufgebracht wird.

Wie das Team um Prof. Robert Katzschmann vom Soft Robotics Lab gemeinsam mit den Co-Erstautoren Aiste Balciunaite und Mike Y. Michelis darlegte, können sich die winzigen Funktionseinheiten schwimmend, springend, laufend oder greifend fortbewegen.

Die zugrundeliegende Studie erschien am 11.09.2026 im Fachjournal Nature Communications, gefolgt von einer Vorstellung der Resultate an der ETH Zürich am 22.10.2026.

Computergestütztes Design und Fertigung in Minuten

Ein Kernaspekt der Entwicklung liegt in der computergestützten Abstimmung von Biologie und Trägermaterial. Muskel und Hydrogel-Gerüst wurden von Beginn an gemeinsam am Computer modelliert. Ein Algorithmus ermittelt dabei in Rechenzeiten von jeweils unter fünf Sekunden die Konfiguration, die die größte Verschiebung verspricht. Als optimal erwies sich dabei eine Muskelschicht, die 40 bis 50 Prozent der Gesamtdicke des Verbunds ausmacht.

Die Fertigung der Gerüste erfolgt über ein lichtbasiertes 3D-Druckverfahren, die sogenannte Xolographie, in rund einer Minute. Um das Gewebe dauerhaft zu verankern und die Muskelfasern exakt auszurichten, werden dabei 300 Mikrometer breite und 500 Mikrometer tiefe Rillen in die Struktur eingebracht.

Die resultierenden Bioaktuatoren weisen eine Länge von etwa 1,5 Zentimetern beziehungsweise 15 Millimetern auf. Das Wachstum des Muskelgewebes beansprucht zwei Wochen; nach einer Feinabstimmung des Prozesses erwiesen sich 85 Prozent der hergestellten Aktuatoren als voll funktionsfähig.

Robotik und KI verändern die industrielle Fertigung grundlegend und schaffen völlig neue technologische Möglichkeiten. In diesem kostenlosen Report erhalten Sie konkrete Einblicke in jene Unternehmen, die von den Milliarden-Investitionen in diese Zukunftstechnologien profitieren. Robotik und KI: Profiteure der neuen Industrieära erkennen

Vergrößerter Bewegungsumfang und neue Bestwerte

Gegenüber früheren Systemen zeichnet sich die Zürcher Entwicklung durch deutlich stärkere sichtbare Bewegungen aus. Co-Erstautorin Aiste Balciunaite verwies darauf, dass Verformungen bei bisherigen Konstruktionen mitunter nur unter dem Mikroskop erkennbar gewesen seien.

Bei vergleichbarer Muskelmasse erreicht das neue System einen Bewegungsumfang, der bis zu elfmal größer ausfällt als bei Vorgängerversionen. Dieser Vergleich bezieht sich ausdrücklich auf den Umfang der Bewegung und nicht auf Muskelkraft oder Tempo.

Die dynamischen Leistungen heben sich dennoch ab: Am 23.10.2026 dokumentierte Messungen belegen, dass ein Aktuator bei einer einzelnen Kontraktion rund fünf Millimeter abhebt, was einem Drittel seiner gesamten Körperlänge entspricht.

Während die Forschung an neuen Antriebsformen für die Robotik voranschreitet, treiben technologische Innovationen den größten industriellen Umbruch seit Jahrzehnten voran. Erfahren Sie in diesem Spezialreport, welche Firmen die industrielle Revolution 2026 maßgeblich prägen. Gratis-Report zur industriellen Revolution herunterladen

Eine auf Fortbewegung ausgelegte Laufversion erzielte eine Geschwindigkeit von 6,2 Millimetern pro Sekunde. Gemessen an der eigenen Körperlänge bewegt sich diese Variante schneller fort als jeder zuvor beschriebene biohybride Laufroboter.

Technische Hürden und langfristige Perspektiven

Trotz der Fortschritte verbleiben die Systeme im Stadium experimenteller Komponenten; vollständige humanoide Roboter oder konkrete industrielle Anwendungen wurden nicht angekündigt. Für einen kontinuierlichen Betrieb sind die Bioaktuatoren auf eine Nährlösung angewiesen.

Ein Upscaling auf größere Dimensionen würde zudem ein künstliches Gefäß- und Perfusionssystem erforderlich machen, das in seiner Funktion biologischen Blutbahnen gleicht. Zudem erschwert die natürliche Variabilität des biologischen Materials bislang eine standardisierte, reproduzierbare Serienfertigung.

Als hypothetischer nächster Entwicklungsschritt wird in Berichten über die Forschungsarbeit dennoch bereits der Bau lebensgroßer humanoider Roboter mit lebendem Gewebe nach dem Vorbild aus Science-Fiction-Filmen diskutiert.