Micro-robôs impressos em 3D prometem entrega de medicamentos

Pesquisadores da Georgia Tech mostraram que robôs do tamanho de uma partícula de poeira são capazes de controle bidirecional preciso. Ao aproveitar o poder de um campo magnético gerado por uma única bobina eletromagnética, os micro-robôs móveis são os menores de seu tipo.

“Existem microrrobôs nadadores que se movem em um fluido com tamanho semelhante, mas esses são os menores robôs ‘ambulantes’ que se movem em uma superfície sólida”, disse Azadeh Ansari, professor assistente de início de carreira da família Sutterfield na Georgia Tech School of Electrical and Computer Engineering. .

O estudo da Georgia Tech foi publicado recentemente no Journal of Micro-Bio Robotics. Atualmente, a maioria dos sistemas de microbots acionados magneticamente depende da adição de vários eletroímãs para permitir o controle total, resultando em maior consumo de energia e configurações menos flexíveis. Ser capaz de demonstrar que uma configuração de bobina única é suficiente para o controle de movimento bidirecional preciso é um obstáculo significativo a ser superado, de acordo com Ansari. Com os microbots agora muito mais fáceis de operar, a equipe conseguiu demonstrar os recursos de micromanipulação.

“Com o que mostramos, já podemos pensar em aplicar os microbots em um ambiente de laboratório”, disse Ansari. “Você poderia ter centenas de robôs no mesmo substrato trabalhando como formigas em uma colônia.”

Na primavera de 2019, a equipe de Ansari apresentou “micro-robôs de cerdas” maiores (dois milímetros de comprimento) que podiam se mover aproveitando as vibrações. As vibrações não são mais necessárias para mover os microbots por causa de seu design “rocker” atualizado – daí os bots micro-rocker. O novo design permite que os bots se movam realizando um movimento stick-slip com um campo magnético fora do plano.

O movimento stick-slip refere-se basicamente aos dois estados do robô; um quando o robô está em uma posição fixa/estacionária na superfície e o outro quando o robô “desliza” levemente em uma direção e atinge o movimento líquido, de acordo com o Ph.D. estudante Tony Wang. Quando o campo magnético é ligado, o robô essencialmente sobe e depois desce. Este movimento permite energia cinética suficiente para permitir que o robô se mova.

Tão importante quanto o design do balancim, o artigo demonstra o novo uso de um deslocamento de forma de onda para influenciar a direção da trajetória do robô. O sinal do deslocamento do campo magnético (positivo ou negativo), assim como o ângulo do balancim com a superfície, é o que determina a direção em que os micro-bots irão viajar. Combinados, o design do balancim e o deslocamento magnético tornam os micro-bots capazes de movimentos bem controlados e selecionáveis. A aceleração e desaceleração dos bots micro-rocker podem ainda ser controladas alterando a frequência do campo magnético.

Os microbots de 100 micrômetros de comprimento foram impressos em 3D em um substrato de vidro por meio de litografia de dois fótons e posteriormente depositados com um filme fino de níquel, que atua como um ímã semi-rígido em resposta a campos magnéticos externos. Para muitas aplicações de laboratório, os robôs podem ser impressos diretamente no substrato que será submetido ao microscópio, mas também podem ser impressos e transportados com uma micropipeta.

“Existem muitas áreas em que os micro-robôs podem ser aplicados no atual processo 2D sob o microscópio que estabelecemos até agora”, disse Ansari. “Mas também há um futuro em que eles podem ser injetados em organismos vivos para administrar drogas ou reparar lesões.”

Para mais informações, entre em contato com Georgia Parmelee, Georgia Institute of Technology em Este endereço de e-mail está protegido contra spambots. Você precisa habilitar o JavaScript para visualizá-lo.; 404-281-7818.