Un pequeño robot con forma de donut puede nadar entre los mocos
Moverse por el mundo como microorganismo no siempre es fácil. Las bacterias y otras criaturas pequeñas que se retuercen dentro de los cuerpos a menudo tienen que impulsarse a través de ambientes espesos y viscosos. Para un humano, esto parecería como si alguien intentara torpemente nadar a través de un charco de miel. La naturaleza ya ha encontrado soluciones creativas a este difícil problema. E. coli, por ejemplo, utiliza un movimiento de sacacorchos para atravesar la suciedad mientras los flagelos contorsionan sus estructuras y se lanzan hacia adelante.
Ahora, utilizando esta adaptación natural como inspiración, investigadores de la Universidad de Tampere y la Universid ad Anhui Jianzhu han creado un nuevo microrobot con forma de rosquilla capaz de navegar de forma autónoma a través de mocos y otras sustancias pegajosas. El diminuto diseño del robot, que creen que algún día podría usarse para administrar medicamentos a través de moco, hizo realidad un factor de forma conceptualizado por primera vez hace casi cincuenta años. los investigadores publicaron sus hallazgos esta semana en la revista Materiales de la naturaleza
Vídeo: Nadando sin ataduras a través del espacio tridimensional en el régimen de Stokes. Crédito: Zixuan Deng, Universidad de Tampere
El robot mide sólo un milímetro de largo y tiene forma “toroidal” (o donut) que permite que materiales gruesos y viscosos pasen a través de su centro expuesto. Pero la forma por sí sola no hace que el robot se mueva. Para ello, los investigadores recurrieron a un material sintético llamado elastómero cristalino líquido. La exposición a estímulos luminosos o térmicos hace que este material comience a girar de forma autónoma. Los investigadores utilizaron una placa caliente para aplicar calor constante al robot recubierto de elastómero y descubrieron que podían lograr que se impulsara hacia adelante a través de su entorno.
Una vez expuesto a la luz o al calor, el robot se encuentra en un “movimiento autosostenido”, lo que, según los investigadores, le permite moverse de forma autónoma. Pero también se puede dirigir. Los investigadores descubrieron que podían inducir al robot donut a moverse en una determinada dirección variando la cantidad de luz o exposición al calor. De manera similar, podrían detener el robot cortando por completo su acceso a la luz y al calor. El robot también puede alternar de forma autónoma entre un modo de desplazami ento o de autopropulsión dependiendo de lo que sea mejor para navegar en un entorno particular.
Este diseño en forma de rosquilla, aunque es el primero en robots pequeños y de forma suave, no es un concepto completamente nuevo. La idea de la forma se atribuye al físico Edward Purcell en 1977. Purcell creía que una forma corporal toroidal podría mejorar la navegación de los microorganismos en el “régimen de Stokes”, que se refiere a áreas donde hay fuerzas viscosas y poca o ninguna inercia. Este pequeño robot demuestra que la idea general era correcta.
Vídeo: Movimiento terrestre del toro ZEEM caminando sobre tierra. Crédito: Zixuan Deng, Universidad de Tampere
Usando pequeños robots para administrar medicamentos a través de los mocos
Aunque aún es temprano, el pequeño robot donut podría tener aplicaciones en el mundo real fuera del laboratorio. Zixuan Deng, investigador doctoral de la Universidad de Tampere y uno de los coautores del artículo, cree que los futuros médicos podrían utilizar esta tecnología subyacente para administrar medicamentos a través de la mucosidad o incluso ayudar a desbloquear los vasos sanguíneos.
“Las implicaciones de esta investigación se extienden más allá de la robótica y pueden tener un impacto en campos como la medicina y el monitoreo ambiental”, dijo Deng. dijo en un comunicado.
Esta no sería la primera vez que los científicos consideran enviar pequeños robots a los humanos. Durante más de una década, los investigadores han diseñado pequeños “nanobots” potencialmente capaces de transportar materiales a través del cuerpo e incluso a áreas particularmente sensibles como el cerebro y los ojos. Más recientemente, investigadores del MIT crearon un robot suave, inspirado en un pepino, que puede impulsarse hacia adelante con un movimiento similar al de un gusano a través de los vasos sanguíneos. El pequeño robot donut va un paso más allá al introducir un método para moverse a través de áreas particularmente pegajosas y viscosas con un arquitecto de baja complejidad que solo necesita luz o calor para moverse. En otras palabras, los robots médicos que viajan con mocos pueden estar un paso más cerca de la realidad.