Un robot que usa sus patas con púas para aferrarse al revestimiento del intestino cubierto de mucosidad podría escalar algún día a través del cuerpo humano para instalar dispositivos de monitoreo o administrar terapias.
Tecnología
27 mayo 2022
Pequeños robots con cuerpos blandos y flexibles y pies puntiagudos pueden trepar por las paredes internas húmedas y resbaladizas de los pulmones y el intestino, donde algún día podrían entregar medicamentos y sensores médicos en lugares de difícil acceso.
El nuevo “millirobot”, que mide unos pocos milímetros de largo, tiene pies que se adhieren a las superficies de los tejidos sin perder el agarre. El robot puede resistir ser desalojado por movimientos bruscos e incluso puede adherirse a una superficie mientras los líquidos la recorren, asemejándose al movimiento de los fluidos asociados con la respiración y la digestión.
Capaz de trepar hacia arriba, e incluso boca abajo, dentro del cuerpo humano, el dispositivo inalámbrico representa “un hito significativo en la robótica blanda”, dice Metin Sitti del Instituto Max Planck de Sistemas Inteligentes en Alemania.
El milirobot anterior de Sitti podía caminar, rodar, nadar, saltar y arrastrarse a lo largo de los tejidos biológicos, dice. Pero no pudo escalar las complejas superficies 3D del cuerpo, lo cual es fundamental para llegar a áreas de difícil acceso dentro del corazón, los pulmones y el sistema digestivo.
El coautor Xiaoguang Dong de la Universidad de Vanderbilt en Tennessee dice que su equipo primero intentó agregar almohadillas para las patas que sujetan el tejido, inspirados en la forma en que algunos parásitos intestinales se adhieren. Pero tuvieron problemas para reproducir las altas fuerzas requeridas, y lograr que el robot soltara su agarre también fue complicado, dice.
Este pequeño robot podría escalar superficies viscosas dentro del cuerpo humano Yingdan Wu y Xiaoguang Dong
En cambio, el equipo equipó al robot con dos patas con púas, que recuerdan a las espinosas rebabas de las plantas que se pegan a la ropa durante una caminata por el campo, dice Sitti. Una vez que un pie está abajo, el robot saca el otro pie de la superficie y voltea su cuerpo para dar un “paso”, un mecanismo que llaman pelar y cargar.
Cuando se cubrieron con una capa delgada de quitosano (una sustancia que se encuentra en los caparazones de los camarones), las “micropuntas” de la pata crearon suficiente fricción y adherencia para que las patas se adhirieran a la capa de moco dentro de los pulmones y el tracto digestivo de los cerdos, incluido el bronquial. tubos, esófago, estómago e intestinos, y luego se alejan para dar un nuevo paso.
En una serie de pruebas de laboratorio, los investigadores descubrieron que el robot seguirá trepando y aferrándose al tejido biológico “muy resbaladizo” y, a menudo, arrugado, incluso cuando el tejido se sacude o se enjuaga con agua. “Estaba muy emocionada y sorprendida”, dice Sitti sobre los resultados.
Los investigadores controlaron el movimiento del robot dentro de los órganos usando una máquina cercana que manipula los campos magnéticos. Debido a que el cuerpo del robot está hecho de un metal magnético elastizado, se dobla y gira en respuesta a las órdenes de la máquina, dice Dong.
El milirobot es ultradelgado, con un cuerpo de 3,7 mm de largo y 1,5 mm de ancho. Puede transportar “carga” tres veces su propio volumen y hasta 20 veces su propio peso, dice el coautor Yingdan Wu, también del Instituto Max Planck. Eso significa que podría transportar medicamentos, sensores electrónicos inalámbricos o incluso microagujas y materiales de biopsia. También puede liberar partículas microscópicas de fármacos a través de sus micropuntas.
Debido a que las micropuntas se adhieren solo a la capa de moco, no causan daño al tejido en sí, dice Wu.
Referencia de la revista: Avances de la cienciaDOI: 10.1126/sciadv.abn3431
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