Cercetătorii de la Universitatea din Hong Kong (HKU) și Laboratorul Național Lawrence Berkeley au creat recent Aquabots, o nouă clasă de roboți moi care sunt preponderent formați din lichide.
Deoarece majoritatea sistemelor biologice sunt alcătuite predominant din apă sau alte soluții apoase, noii roboți, introduși într-o lucrare publicată în ACS Nano, ar putea avea aplicații biomedicale și de mediu extrem de valoroase.
Shum, Russell, Zhu și colegii lor au cuplat tehnicile de imprimare 3D complet lichide cu ansambluri apoase în două faze (ATPS), pentru a realiza construcții artificiale care imită sistemele biologice. ATPS sunt un domeniu cheie de interes pentru grupul de cercetare de la HKU condus de profesorul Shum.
Ideea pentru lucrarea recentă a venit atunci când Zhu, un student absolvent la HKU la acea vreme, a început să se gândească la posibilitatea integrării nanoparticulelor magnetice în sistemele de asamblare ATPS. Acest lucru le-ar permite să dirijeze mișcarea constructelor ATPS, folosind câmpuri magnetice externe, care ar produce sisteme robotizate care sunt ultra-moale, flexibile și pot fi adaptate pentru funcții specifice.
„Hârtia noastră este punctul culminant al muncii grele a lui Zhu”, au spus Shum și Russell. „Roboții moi actuali sunt fabricați pentru materiale precum poli(dimetil siloxanii), care sunt excelente pentru flexibilitate, dar au limitări, cum ar fi măsura în care îi puteți comprima.”
Roboții introduși de această echipă de cercetători au fost asamblați în medii apoase. Aceasta înseamnă că pot funcționa în medii apoase și pot fi, de asemenea, adaptate pentru a îndeplini sarcini specifice folosind compuși solubili în apă.
„Aquaboții creează noi oportunități de a replica materiale și caracteristici bio-inspirate, cum ar fi permeabilitatea dinamică și compartimentarea”, au spus Russell și Zhu. „Roboții sunt complet aposi, cu apă înăuntru și apă în afara lor.”
„Studiul nostru demonstrează capacitatea de a construi roboți și de a conduce funcții robotice bazate pe fabricarea apoasă și inspiră proiectarea roboților apos similari pentru aplicații, cum ar fi micromanipularea biomedicală”, au spus Shum, Russell și Zhu. „Imaginați-vă că aveți o structură tubulară simplă care are o funcționalitate încorporată care vă va permite să fabricați o structură specifică în corp, un robot cu auto-asamblare care ar putea face piesele să treacă prin canale foarte înguste într-un compartiment mai mare, unde părțile moi și flexibile ar putea. apoi auto-asamblați pentru a îndeplini o sarcină, apoi dezasamblat și îndepărtat”,
În viitor, Aquabots ar putea deschide posibilități interesante pentru numeroase aplicații biomedicale și de mediu din lumea reală. De exemplu, ele ar putea fi folosite pentru a livra medicamente în anumite locații din interiorul corpului uman, pentru a proiecta biologic țesut uman și pentru a îndeplini artificial funcțiile unor sisteme biologice specifice.
„Încercăm acum să încorporăm un hidrogel în ansamblul roboților, astfel încât să putem realiza modificări de formă complet reversibile”, a adăugat Shum. „În următoarele lucrări, ar merita să analizăm și alte proprietăți și funcții activate de platforma Aquabot, pe lângă manipularea mecanică și reacțiile chimice demonstrate în lucrare. Ar fi interesant să combinați acest lucru cu alte microfluidice și abordări robotice pentru noi aplicații.”
Articol de Izabela Constantin
