Investigadores de la Universidad de Waterloo han creado unos micro-robots de origen vegetal, que serán los primeros de una futura generación de robots médicos blandos. Estos tienen el potencial de realizar procedimientos médicos, como biopsias y transporte de tejidos, de manera mínimamente invasiva. ¿De qué materiales inteligentes están compuestos?
El equipo de la Universidad de Waterloo (Ontario, Canadá) creó los micro-robots médicos con materiales inteligentes y avanzados, que serán los componentes básicos de una futura generación de micro-robots blandos que realizarán complejas cirugías. El descubrimiento fue publicado en Nature Communications.
La meta es que puedan realizar procedimientos médicos, como biopsias y transporte de células y tejidos, de forma mínimamente invasiva. Estos modelos pueden moverse a través de entornos confinados e inundados, como el cuerpo humano, y entregar cargas delicadas y ligeras, como células o tejidos, a una posición objetivo.
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Miden como máximo un centímetro de largo, son biocompatibles y no tóxicos. Los robots están hechos de compuestos de hidrogel avanzados que incluyen nanopartículas de celulosa sostenibles derivadas de plantas.
El estudio, dirigido por Hamed Shahsavan, profesor del Departamento de Ingeniería Química, presenta un enfoque holístico para el diseño, síntesis, fabricación y manipulación de microrobots. El hidrogel utilizado cambia de forma cuando se expone a estimulación química externa.
La capacidad de orientar nanopartículas de celulosa a voluntad permite a los científicos programar dicho cambio de forma, lo cual es crucial para la fabricación de robots blandos funcionales.
“En mi grupo de investigación, estamos uniendo lo viejo y lo nuevo. Introducimos micro-robots emergentes aprovechando la materia blanda tradicional como hidrogeles, cristales líquidos y coloides”, explica Shahsavan, director de Materiales Inteligentes para Tecnologías Robóticas Avanzadas (SMART-Lab).
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La otra propiedad única de este material inteligente avanzado es que es autorreparable, lo que permite programar una amplia gama de formas de robots. Los investigadores pueden cortar el material y pegarlo nuevamente sin usar pegamento u otros adhesivos para formar diferentes formas para diferentes procedimientos.
El material se puede modificar aún más con un magnetismo que facilite el movimiento de robots blandos a través del cuerpo humano. Como prueba del concepto de cómo el modelo maniobraría a través del cuerpo, los investigadores movieron el robot a través de un laberinto controlando su movimiento mediante un campo magnético.
“Los ingenieros químicos desempeñan un papel fundamental a la hora de ampliar las fronteras de la investigación en micro-robótica médica. Curiosamente, abordar los grandes desafíos de la micro-robótica requiere el conjunto de habilidades y conocimientos que poseen los ingenieros químicos, incluida la transferencia de calor y masa, la mecánica de fluidos, la ingeniería de reacciones, los polímeros, la ciencia de la materia blanda y los sistemas bioquímicos. Por lo tanto, estamos en una posición única para introducir innovaciones caminos en este campo emergente”, argumenta Shahsavan.
El siguiente paso es reducir el robot a escalas submilimétricas. El grupo médico trabajó con Tizazu Mekonnen, profesor del Departamento de Ingeniería Química de Waterloo, la profesora Shirley Tang, decana asociada de Ciencias (Investigación), y Amirreza Aghakhani, profesor de la Universidad de Stuttgart en Alemania.
