Was wäre gewonnen, wenn man Teile der Zelle nachbauen könnte? Ein Beispiel ist ein Projekt im Bereich der Materialforschung. Webers Team gelang es zusammen mit Materialforschern, Chemikern und Ingenieuren der Universität Freiburg, Materialien zu entwickeln, die auf Kommando therapeutische Substanzen abgeben können. Die Forscher kombinierten hierzu künstliche Polymere mit biologischen Signalsystemen. Sie bauten auf die Oberfläche von mikroskopischen Behältern Rezeptoren, die sie zuvor aus Zellen isoliert hatten. Die Rezeptoren können Signalmoleküle binden, die von außen zugegeben werden. Sie übermitteln die Anwesenheit dieser Signalmoleküle ins Innere, wo andere Moleküle den Inhalt der Behälter nach außen freisetzen. „Solche intelligenten Behälter könnten in der Medizin eingesetzt werden“, sagt Weber. „Bisher gibt es hauptsächlich Materialien, die ihre Eigenschaften nach Veränderung der Temperatur oder des pHs verändern können, aber man kann im menschlichen Körper nicht einfach die Temperatur oder den pH beliebig erhöhen.“ Weber und sein Team haben die Behälter bereits für Testzwecke in Mäuse eingepflanzt. Sie wiesen nach, dass nach der Zugabe der Signalsubstanz über das Trinkwasser oder über eine Injektion ein Therapeutikum ins Blut der Tiere abgegeben wurde.

Neben diesem Projekt verfolgen die Wissenschaftler noch andere Ansätze. Sie haben kürzlich zum Beispiel ein Interface geschaffen zwischen einem elektronischen Schaltkreis und einer Zelle. Ein Schaltkreis ist in der Lage, eine Signalsubstanz abzugeben, die in der Zelle direkt Gene anschalten kann. Es handelt sich um einen künstlich konstruierten Genschalter, der somit elektronisch umstellbar ist und theoretisch jede gewünschte zelluläre Antwort auslösen kann. Für welche Anwendungen so etwas dienen könnte, ist noch nicht klar. Es handelte sich um den Beweis, dass so etwas überhaupt möglich ist, einen sogenannten proof of principle. Die Kombination von elektronischen Schaltkreisen und entsprechend modifiziertem biologischem Material wurde jedenfalls zum ersten Mal mit Erfolg durchgeführt.

Im therapeutischen Bereich hat die Arbeit des Weber-Teams schon jetzt zahlreiche Anwendungen ermöglicht. Bereits vor einigen Jahren gelang es Weber (damals an der ETH Zürich) und der von ihm mitgegründeten BioVersys GmbH durch Kombination von biologischen Bausteinen die Resistenz des Tuberkulosebakteriums gegenüber einem Antibiotikum auszuschalten. Die Optimierung dieser Anwendung wird jetzt in der BioVersys GmbH weitergeführt. Außerdem entwickelte das Freiburger Team Biosensoren, die verbotene Antibiotika in Lebensmitteln wie Milch nachweisen können. Es bleibt abzuwarten, mit welchen Überraschungen die Forschungsgruppe, die knapp zwanzig Mitarbeiter umfasst, in Zukunft noch aufwarten wird. „In der interdisziplinären Umgebung der Universität Freiburg, wo wir zum Beispiel im Rahmen von BIOSS mit Physikern, Systembiologen, Chemikern, Ingenieuren, Informatikern oder Mikrosystemtechnikern kooperieren, ist jedenfalls die optimale Infrastruktur für Innovation geschaffen“, sagt Weber.