eBiobots híbridos para aplicaciones médicas


Los investigadores han diseñado un microrobot que utiliza células musculares vivas para adaptarlas a entornos biológicos.

Los robots biológicos en miniatura controlados a distancia tienen muchas aplicaciones potenciales en medicina, detección y monitoreo ambiental. Crédito de la foto: Yongdeok Kim

La robótica ha evolucionado de un camino simple seguido por bots a un microbot que se puede inyectar en el cuerpo humano con fines diagnósticos e incluso quirúrgicos. Pero hay más por venir ya que la tecnología robótica actual no se está considerando para las aplicaciones cotidianas. Aunque esto se puede cambiar un poco, es necesario considerar y desarrollar más avances.

Investigadores de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign, la Universidad Northwestern e instituciones colaboradoras han desarrollado "eBiobots" híbridos que combinan materiales blandos, músculos vivos y microelectrónica. Estos diminutos robots biológicos funcionan con tejido muscular de ratón que crece en un esqueleto de polímero suave impreso en 3D.

La dirección remota permite a los eBiobots maniobrar alrededor de obstáculos, como se muestra en esta imagen compuesta de un robot bípedo que atraviesa un laberinto. Crédito de la foto: Yongdeok Kim

Para dar a los biobots la libertad de movimiento necesaria para las aplicaciones prácticas, los investigadores se propusieron eliminar las voluminosas baterías y ataduras. Los eBiobots usan una bobina receptora para recolectar corriente y proporcionar un voltaje de salida regulado para alimentar los micro-LED. Los investigadores pueden enviar una señal inalámbrica a los eBiobots que hace que los LED parpadeen. Los LED estimulan el músculo artificial sensible a la luz para que se contraiga y mueva las patas de polímero para que las máquinas "corran". Los micro-LED están dirigidos de tal manera que pueden activar grupos musculares específicos, lo que hace que el eBiobot gire en la dirección deseada.

Utilizaron el modelado por computadora para optimizar el diseño de eBiobot y la integración de componentes para robustez, velocidad y maniobrabilidad. El diseño iterativo y la impresión 3D aditiva de los andamios permitieron ciclos de prueba rápidos y aumentos en el rendimiento. Este diseño permite la posible integración futura de microelectrónica adicional, como sensores químicos y biológicos, o piezas de andamiaje impresas en 3D para funciones como empujar o transportar cosas que encuentran los biobots.

Los investigadores creen que la integración de sensores electrónicos o neuronas biológicas permitiría a los eBiobots detectar y responder a toxinas en el medio ambiente, biomarcadores de enfermedades y más posibilidades. Esto también podría establecer un nuevo paradigma de aplicación para las innovaciones en el cuidado de la salud, como B. Biopsias y análisis in situ, cirugía mínimamente invasiva o incluso detección de cáncer en el cuerpo humano.

Los eBiobots son las primeras máquinas biohíbridas inalámbricas que combinan tejido biológico, microelectrónica y polímeros blandos impresos en 3D. Crédito de la foto: Yongdeok Kim

Referencia: Yongdeok Kim et al, Control remoto de robots en miniatura impulsados ​​por músculos mediante dispositivos optoelectrónicos inalámbricos autoalimentados, Robótica Científica (2023). DOI: 10.1126/scirobotics.add1053


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