Micro-Robôs 3D-Printed Minúsculos Abrem Caminho para Entrega Precisa de Fármacos

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

"Existem microrobôs nadadores que se movem em fluido com tamanho similar, mas estes são os menores robôs 'caminhantes' que se movem numa superfície sólida," disse Azadeh Ansari, Professora Assistente Early Career Sutterfield Family na Georgia Tech School of Electrical and Computer Engineering.

O estudo da Georgia Tech foi recentemente publicado no Journal of Micro-Bio Robotics. Atualmente, a maioria dos sistemas micro-bot magneticamente atuados dependem de adicionar múltiplos eletroímanes para permitir controlo total, resultando em maior consumo de energia e setups menos flexíveis. Ser capaz de demonstrar que uma configuração de bobina única é suficiente para controlo preciso de movimento bidirecional é um obstáculo significativo a superar, segundo Ansari. Com os micro-bots agora muito mais fáceis de operar, a equipa conseguiu demonstrar capacidades de micromanipulação.

"Com o que mostrámos, já podemos pensar em aplicar os micro-bots num setting de laboratório," disse Ansari. "Poderiam ter centenas de robôs no mesmo substrato a trabalhar akin a formigas numa colónia."

Na Primavera de 2019, a equipa de Ansari mostrou "micro-bristle-bots" maiores (dois milímetros de comprimento) que podiam mover-se aproveitando vibrações. Vibrações já não são necessárias para mover os micro-bots devido ao seu design "rocker" atualizado — daí micro-rocker bots. O novo design permite que os bots se movam realizando movimento stick-slip com campo magnético out-of-plane.

Movimento stick-slip refere-se basicamente aos dois estados do robô; um quando o robô está numa posição pinned/estacionária na superfície e o outro quando o robô "desliza" ligeiramente numa direção e alcança movimento líquido, segundo o estudante Ph.D. Tony Wang. Quando o campo magnético é ligado, o robô essencialmente sobe e depois cai. Este movimento permite energia cinética suficiente para permitir o robô mover.

Igualmente importante que o design rocker, o paper demonstra o uso inovador de offset de waveform para enviesar a direção da trajetória do robô. O sinal do offset do campo magnético (positivo ou negativo), bem como o ângulo do rocker com a superfície, é o que determina a direção que os micro-bots vão viajar. Combinados, o design rocker e o offset magnético tornam os micro-bots capazes de movimento bem controlado, e importantemente selecionável. A aceleração e desaceleração dos micro-rocker bots pode ser ainda controlada mudando a frequência do campo magnético.

Os micro-bots de 100-micrómetros de comprimento foram impressos 3D num substrato de vidro via litografia de dois fótons e subsequentemente depositados com filme fino de níquel, que atua como íman semi-duro em resposta a campos magnéticos externos. Para muitas aplicações de laboratório os robôs podem ser diretamente impressos no substrato que irá ao microscópio, mas também podem ser impressos e transportados com micropipeta.

"Há muitas áreas onde os micro-robôs podem ser aplicados dentro do atual processo 2D, sob-o-microscópio que estabelecemos até agora," disse Ansari. "Mas há também um futuro onde podem ser injetados em organismos vivos para entregar fármacos ou reparar lesões."

Para mais informação, contacte Georgia Parmelee, Georgia Institute of Technology em This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.; 404-281-7818.