Pequeños micro-robots 3D impresos allanan el camino para administración precisa de fármacos

Investigadores de Georgia Tech han demostrado que robots del tamaño de una partícula de polvo son capaces de control bidireccional preciso. Aprovechando el poder de un campo magnético generado por una única bobina electromagnética, los micro-robots móviles son los más pequeños de su tipo.

«Hay micro-robots nadadores que se mueven en fluido con tamaño similar, pero estos son los robots 'caminantes' más pequeños que se mueven en superficie sólida», dijo Azadeh Ansari, Sutterfield Family Early Career Assistant Professor en Georgia Tech School of Electrical and Computer Engineering.

El estudio de Georgia Tech fue publicado recientemente en el Journal of Micro-Bio Robotics. Actualmente, la mayoría de sistemas micro-bot actuados magnéticamente dependen de añadir múltiples electromagnetos para habilitar control total, resultando en mayor consumo de energía y configuraciones menos flexibles. Ser capaz de demostrar que una configuración de bobina única es suficiente para control preciso de movimiento bidireccional es un obstáculo significativo superado, según Ansari. Con los micro-bots ahora mucho más fáciles de operar, el equipo ha podido demostrar capacidades de micromanipulación.

«Con lo que hemos mostrado, ya podemos pensar en aplicar los micro-bots en un entorno de laboratorio», dijo Ansari. «Podrías tener cientos de robots en el mismo sustrato trabajando como hormigas en una colonia».

En primavera de 2019, el equipo de Ansari mostró «micro-bristle-bots» más grandes (dos milímetros de largo) que podían moverse aprovechando vibraciones. Las vibraciones ya no son necesarias para mover los micro-bots debido a su diseño actualizado «rocker» — de ahí micro-rocker bots. El nuevo diseño permite a los bots moverse realizando un movimiento stick-slip con un campo magnético fuera de 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 «resbala» ligeramente en una dirección y logra movimiento neto, según el estudiante de doctorado Tony Wang. Cuando el campo magnético se enciende, el robot esencialmente sube y luego baja. Este movimiento permite suficiente energía cinética para permitir que el robot se mueva.

Igualmente importante que el diseño rocker, el paper demuestra el uso novedoso de un offset de waveform para sesgar la dirección de la trayectoria del robot. El signo del offset del campo magnético (positivo o negativo), así como el ángulo del rocker con la superficie, es lo que determina la dirección que los micro-bots recorrerán. Combinados, el diseño rocker y el offset magnético hacen a los micro-bots capaces de movimiento bien controlado y, importantemente, seleccionable. La aceleración y desaceleración de los micro-rocker bots puede controlarse además cambiando la frecuencia del campo magnético.

Los micro-bots de 100 micrómetros de largo fueron impresos en 3D sobre un sustrato de vidrio vía litografía de dos fotones y posteriormente depositados con una película fina de níquel, que actúa como imán semi-duro en respuesta a campos magnéticos externos. Para muchas aplicaciones de laboratorio los robots pueden imprimirse directamente en el sustrato que irá bajo el microscopio, pero también pueden imprimirse y transportarse con una micropipeta.

«Hay muchas áreas donde los micro-robots pueden aplicarse dentro del actual proceso 2D bajo-microscopio que hemos establecido», dijo Ansari. «Pero también hay un futuro donde puedan inyectarse en organismos vivos para entregar fármacos o reparar lesiones».

Para más información, contacte a Georgia Parmelee, Georgia Institute of Technology en This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.; 404-281-7818.