Micro-robot “mutaforma” pronti ad esplorare il nostro organismo

Micro-robot in grado di superare le barriere biologiche, muoversi attraverso i fluidi corporei e accedere a zone remote del nostro organismo. Sentiamo parlare sempre più di dispositivi di questo tipo. Il motivo è semplice: le piccole dimensioni e la precisione di movimento rispondono perfettamente all’esigenza di procedure mediche sempre meno invasive. L’ultimo gioiellino di micro-robotica arriva dall’Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL). Si tratta micro-robot ingeribili e biocompatibili la cui peculiarità sta nella capacità di ottimizzare i propri movimenti in relazione all’ambiente circostante.

Ispirati ai batteri, questi robot miniaturizzati sono costituiti da idrogel nanocompositi e contengono nanoparticelle magnetiche che consentono di controllarne il movimento mediante un campo elettromagnetico.

Robot in miniatura

Fabbricare robot miniaturizzati in grado di modificare la propria forma in base all’ambiente circostante presenta una serie di sfide. Per ottenere il risultato desiderato, gli scienziati dell’ EPFL hanno utilizzando un particolare metodo di piegatura ad origami.

I nostri robot hanno una composizione e una struttura speciali che consentono loro di adattarsi alle caratteristiche del fluido che stanno attraversando, ad esempio, se incontrano un cambiamento di viscosità o concentrazione osmotica, modificano la loro forma per mantenere la loro velocità e manovrabilità senza perdere il controllo della direzione del movimento.

Afferma Selman Sakar, alla guida del team di ricerca. Queste deformazioni possono essere programmate in anticipo in modo da massimizzare le prestazioni senza l’uso di sensori o attuatori ingombranti.

La natura: una musa ispiratrice

Spesso, quando si parla di innovazioni tecnologiche, la chiave per il successo sta nel lasciarsi ispirare dalla natura. Dopo i millepiedi e i ragni, questa volta sono stati i batteri ad ispirare le caratteristiche dei micro-robot. I batteri, infatti, possono adottare forme e dimensioni diverse nel corso dei loro cicli di vita per ottimizzare la propria motilità.

La natura ha portato all’evoluzione di una moltitudine di microrganismi che cambiano forma in relazione al cambiamento delle condizioni ambientali. Questo principio base ha ispirato il design dei nostri micro-robot. La sfida principale è stata sviluppare la fisica che descrive i tipi di modifiche a cui eravamo interessati, e quindi integrarla con nuove tecnologie di fabbricazione.

Oltre a offrire maggiore efficacia, questi soft-robot possono essere realizzati facilmente ad un costo ragionevole. Il prossimo passo sarà quello di migliorare i movimenti attraverso i fluidi corporei.

I dettagli della ricerca sono riportati in articolo pubblicato su Science Advances.