Embora possa parecer uma arma de destruição oceânica nas mãos dos arquiinimigos de Aquaman, o novo “robô arraia” de uma equipe da ETH Zurique (Instituto Federal de Tecnologia da Suíça) oferece uma enorme promessa para cirurgia, cuidados médicos, biologia da vida selvagem, robótica e muito mais, graças às membranas musculares de microbolhas.
Com apenas 4 cm (1,6 polegadas) de largura, o stingraybot nada usando os mesmos movimentos ondulatórios das nadadeiras peitorais em forma de asa das arraias reais. Ainda mais notável é que este minúsculo ictiodroide não necessita de cabos ou baterias para controle remoto ou alimentação, porque a estimulação ultrassônica direciona e flexiona seus micromúsculos.
Shi Z et al. Natureza 2025
“A locomoção ondulatória foi um verdadeiro destaque para nós”, diz o líder da equipe Daniel Ahmed, professor de robótica acústica para ciências da vida e saúde e co-autor principal do Natureza papel “Músculos artificiais programáveis acionados por ultrassom.” “Isso mostra que podemos usar as microbolhas para realizar não apenas movimentos simples, mas também padrões complexos, como em um organismo vivo.”
Usando um molde de microestrutura, a equipe criou membranas de silicone com poros minúsculos com apenas um décimo de milímetro de profundidade e largura (aproximadamente a largura de um fio de cabelo humano). Uma vez submersos, esses microporos retêm o ar como microbolhas. Ao transmitir ultrassom sem fio para as membranas, os pesquisadores puderam manipulá-las com precisão quase instantaneamente (em milissegundos) para produzir curvas ou movimentos ondulatórios em direções específicas.
A escolha entre curvatura e movimentos ondulatórios depende da disposição das microbolhas. Matrizes de bolhas de tamanhos iguais curvam-se de acordo com a amplitude do ultrassom, enquanto matrizes de bolhas de tamanhos diferentes irão, em frequências variadas, ondular.
Shi Z et al. Natureza 2025
Embora máquinas, veículos e robôs rígidos feitos de aço inflexível, plástico e materiais compósitos sejam ideais para a maioria das necessidades contemporâneas de fabricação, transporte e combate, outras tarefas exigem uma flexibilidade muito maior, como a que os animais possuem. Os animais (incluindo os humanos) dependem da carne mole para proporcionar flexibilidade de movimento e a capacidade de se espremer em espaços apertados sem danificar a si próprios ou ao ambiente.
Portanto, uma das aplicações mais valiosas desses músculos de microbolhas de ultrassom é a manipulação precisa e suave para cirurgiões e biólogos, como acontece com o braço de pinça em miniatura que a equipe de Ahmed já desenvolveu. O coautor principal, Zhiyuan Zhang, e seus colegas usaram sua pinça para capturar uma larva de peixe-zebra sem causar danos. “Foi fascinante ver como a pinça funcionava de maneira precisa e suave”, diz Zhang, um dos ex-alunos de doutorado de Ahmed. “A larva nadou depois ilesa.”
Ultraschall e Kunstliche Muskeln
Usando microbolhas de tamanhos variados, a equipe de Ahmed também desenvolveu um pequeno robô cirúrgico de silicone que navegou remotamente com sucesso através do labirinto espiralado dos intestinos de um porco. “O intestino é um ambiente particularmente complexo porque é estreito, curvo e irregular”, diz o co-autor Zhan Shi. “Foi, portanto, particularmente impressionante que o nosso robô com rodas fosse realmente capaz de se mover ali.”
Além disso, a equipe da ETH Zurich criou adesivos para administração de medicamentos ativados por ultrassom que podem aderir a superfícies curvas, incluindo tecidos variados, e testou com sucesso a administração precisa de corante em um modelo de tecido. Se estes desenvolvimentos continuarem a produzir benefícios, a equipa de Ahmed espera poder utilizar arraias-robôs – possivelmente engolidos dentro de cápsulas solúveis – para administrar medicamentos no trato gastrointestinal sem os riscos e despesas de cirurgia.
Fonte: ETH Zurique