Crean microrobots inteligentes que se adaptan a su entorno

Es posible que algún día podamos ingerir pequeños robots que suministren medicamentos directamente al tejido enfermo, gracias a la investigaciones como la que se está llevando a cabo en Suiza, en las escuelas politécnicas federales de Lausana (EPFL) y Zúrich (ETH Zurich).

El grupo de científicos, liderado por Selman Sakar en EPFL y Bradley Nelson en ETH Zurich, se inspiró en las bacterias para diseñar microrobots inteligentes y biocompatibles que son altamente flexibles. Debido a que estos dispositivos son capaces de nadar a través de fluidos y modificar su forma cuando sea necesario.

Pueden pasar a través de vasos sanguíneos estrechos y sistemas complejos sin comprometer la velocidad ni la maniobrabilidad. Están hechos de nanocompuestos de hidrogel que contienen nanopartículas magnéticas que les permiten ser controlados a través de un campo electromagnético.

Inteligencia encarnada

Cuando pensamos en robots, generalmente pensamos en máquinas voluminosas equipadas con complejos sistemas de electrónica, sensores, baterías y actuadores. Pero a escala microscópica, los robots son completamente diferentes.

La fabricación de robots miniaturizados presenta una serie de desafíos, que los científicos abordaron utilizando un método de plegado basado en el origami.

Su novedosa estrategia de locomoción emplea inteligencia encarnada, que es una alternativa al paradigma de computación clásico que realizan los sistemas electrónicos integrados. "Nuestros robots tienen una composición y estructura especial que les permite adaptarse a las características del fluido por el que se mueven. Por ejemplo, si encuentran un cambio en la viscosidad o la concentración osmótica, modifican su forma para mantener su velocidad y maniobrabilidad sin perder el control de la dirección del movimiento", explica Sakar en un comunicado.

Estas deformaciones pueden ser "programadas" de antemano para maximizar el rendimiento sin el uso de sensores incómodos o reguladores. Los robots pueden ser controlados usando un campo electromagnético o navegar por sí mismos a través de cavidades utilizando flujo de liguido. De cualquier manera, se transformarán automáticamente en la forma más eficiente.

Inspirado en la naturaleza

"La naturaleza ha evolucionado una multitud de microorganismos que cambian de forma a medida que cambian sus condiciones ambientales. Este principio básico inspiró nuestro diseño de microrobots. El desafío clave para nosotros fue desarrollar la física que describe los tipos de cambios en los que estábamos interesados ​​y luego integrarlos con las nuevas tecnologías de fabricación", explica Nelson.

Además de ofrecer una mayor eficacia, estos robots blandos miniaturizados también pueden fabricarse fácilmente a un costo razonable. Por ahora, el equipo de investigación está trabajando para mejorar el rendimiento del avance a través de fluidos complejos como los que se encuentran en el cuerpo humano.
 

Referencia

Adaptive locomotion of artificial microswimmers. H. W. Huang et al. Science Advances, 18 January 2019. DOIi: 10.1126/sciadv.aau1532.