Por C Huygelen
Os pesquisadores de Leiden, Professores Daniela Kraft e Mengshi Wei, criaram robôs microscópicos que se movem sem sensores, software program ou controle externo. Em vez disso, o seu comportamento emerge inteiramente da sua forma e da forma como interagem com o ambiente. Esta classe de robôs abre possibilidades inteiramente novas para aplicações biomédicas.
Shut do microrobô.
Inspirado pela natureza
A inspiração para construir esses robôs veio da natureza. Kraft: “Animais como minhocas e cobras adaptam constantemente sua forma à medida que se movem, o que os ajuda a navegar em seus ambientes. Os robôs macroscópicos usam de forma semelhante a flexibilidade para suas funções. No entanto, até agora, os microrobôs eram pequenos e rígidos ou grandes e flexíveis. Nós nos perguntamos se poderíamos realizar microrobôs pequenos e flexíveis em nosso laboratório.”
Pequeno, flexível e surpreendentemente capaz
Para descobrir, eles projetaram uma estrutura macia em forma de corrente composta de segmentos conectados de forma flexível e a imprimiram usando uma microimpressora 3D. Para surpresa dos pesquisadores, a ativação de um campo elétrico fez as correntes se moverem. Quando começa a nadar, sua flexibilidade lhe confere uma aparência realista.
A equipe se divertiu muito testando o que esses robôs poderiam fazer. “Quando o robô é desacelerado ou mesmo parado, ele começa a balançar a cauda como se quisesse se libertar”, diz Wei. “Isso acontece porque os elementos na parte de trás ainda querem se mover, e podem fazê-lo devido à sua flexibilidade.”
Os movimentos que esses microrobôs fazem
“Mas não foi só isso”, acrescenta Kraft. “Descobrimos que há um suggestions contínuo entre a forma e o movimento do robô: a forma influencia a forma como ele se transfer, e seus movimentos, por sua vez, alteram sua forma. Este microrobô, portanto, sente como o ambiente muda seu corpo e reage a ele, fazendo-o parecer actual. Isso significa que não precisamos de eletrônicos microscópicos para integrar habilidades inteligentes.”
Wei observou que “quando nosso microrobô encontra um obstáculo, ele procura automaticamente outra rota. E quando dois robôs se encontram, eles naturalmente se afastam um do outro”. Os robôs podem até se mover em ambientes densos e afastar objetos que impeçam seu movimento.
Como os microrrobôs se movem em ambientes complexos
Possíveis pesquisas e aplicações futuras
A capacidade desses microrobôs de navegar de forma autônoma em ambientes complexos abre possibilidades interessantes para aplicações biomédicas, desde a administração direcionada de medicamentos até procedimentos médicos e diagnósticos minimamente invasivos.
Kraft: “Precisamos agora compreender completamente como surge esse comportamento dinâmico e funcional. Este conhecimento nos ajudará a desenvolver microrobôs e dispositivos mais avançados, mas também a compreender melhor a física dos micronadadores e organismos biológicos.”
Fatos e números
- Estrutura: Uma cadeia muito flexível de elementos autopropelidos
- Materials: Sintético, impresso em 3D em nosso laboratório em uma impressora 3D Nanoscribe
- Tamanho dos elementos: 5 µm
- Tamanho das juntas de barra: 0,5 µm*
- Movimento: elementos autopropelidos
- Velocidade: 7 µm/segundo
*Para comparar, um fio de cabelo humano tem cerca de 70-100 µm de espessura. Esta é a impressão 3D no limite do que é tecnicamente possível.
Referência
Comportamento semelhante ao da vida emergindo em microestruturas ativas e flexíveis, Mengshi Wei e Daniela J. Kraft.
Universidade de Leiden