Los microrobots impresos en 3D son prometedores para la administración de medicamentos

Los investigadores de Georgia Tech han demostrado que los robots del tamaño de una partícula de polvo son capaces de un control bidireccional preciso. Al aprovechar la potencia de un campo magnético generado por una única bobina electromagnética, los microrobots móviles son los más pequeños de su tipo.

"Hay microrobots nadadores que se mueven en un fluido con un tamaño similar, pero estos son los robots 'caminantes' más pequeños que se mueven sobre una superficie sólida", dijo Azadeh Ansari, profesor asistente de carrera temprana de la familia Sutterfield en la Escuela de Ingeniería Eléctrica e Informática de Georgia Tech. .

El estudio de Georgia Tech se publicó recientemente en el Journal of Micro-Bio Robotics. Actualmente, la mayoría de los sistemas de microbots accionados magnéticamente se basan en agregar múltiples electroimanes para permitir un control total, lo que resulta en un mayor consumo de energía y configuraciones menos flexibles. Ser capaz de demostrar que una configuración de bobina única es suficiente para un control de movimiento bidireccional preciso es un obstáculo importante que superar, según Ansari. Ahora que los microbots son mucho más fáciles de operar, el equipo ha podido demostrar las capacidades de micromanipulación.

“Con lo que hemos mostrado, ya podemos pensar en aplicar los microbots en un entorno de laboratorio”, dijo Ansari. "Podrías tener cientos de robots en el mismo sustrato trabajando de forma similar a las hormigas en una colonia".

En la primavera de 2019, el equipo de Ansari presentó "bots de microcerdas" más grandes (dos milímetros de largo) que podían moverse aprovechando las vibraciones. Ya no se necesitan vibraciones para mover los microbots debido a su diseño "rockero" actualizado, de ahí los microbots rockeros. El nuevo diseño permite que los bots se muevan realizando un movimiento stick-slip con un campo magnético fuera del plano.

El movimiento stick-slip básicamente se refiere a los dos estados del robot; uno cuando el robot está en una posición fija/estacionaria en la superficie y el otro cuando el robot "se desliza" ligeramente en una dirección y logra un movimiento neto, según Ph.D. estudiante Tony Wang. Cuando se enciende el campo magnético, el robot esencialmente se elevará y luego caerá. Este movimiento genera suficiente energía cinética para permitir que el robot se mueva.

Tan importante como el diseño del balancín, el documento demuestra el uso novedoso de una compensación de forma de onda para sesgar la dirección de la trayectoria del robot. El signo del desplazamiento del campo magnético (positivo o negativo), así como el ángulo del balancín con la superficie, es lo que determina la dirección en la que viajarán los microbots. Combinados, el diseño del balancín y el desplazamiento magnético hacen que los microbots sean capaces de un movimiento bien controlado y, lo que es más importante, seleccionable. La aceleración y la desaceleración de los bots de microbalancín se pueden controlar aún más cambiando la frecuencia del campo magnético.

Los microbots de 100 micrómetros de largo se imprimieron en 3D sobre un sustrato de vidrio mediante litografía de dos fotones y posteriormente se depositaron con una película delgada de níquel, que actúa como un imán semiduro en respuesta a los campos magnéticos externos. Para muchas aplicaciones de laboratorio, los robots se pueden imprimir directamente en el sustrato que se someterá al microscopio, pero también se pueden imprimir y transportar con una micropipeta.

"Hay muchas áreas en las que se pueden aplicar los micro-robots dentro del actual proceso 2D bajo el microscopio que hemos establecido hasta ahora", dijo Ansari. "Pero también hay un futuro en el que se pueden inyectar en organismos vivos para administrar medicamentos o reparar lesiones".

Para obtener más información, comuníquese con Georgia Parmelee, Instituto de Tecnología de Georgia en Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Necesita habilitar JavaScript para verlo.; 404-281-7818.