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  • Microrobots armados con un nuevo sistema de detección de fuerza para sondear células

    Esta imagen muestra un "microrobot móvil con detección de microfuerzas" yuxtapuesto a un centavo estadounidense. El dispositivo se está desarrollando en la Universidad de Purdue. Crédito:Universidad Purdue

    Los microrobots económicos capaces de sondear y manipular células y tejidos individuales para la investigación biológica y las aplicaciones médicas están más cerca de la realidad con el diseño de un sistema que detecta las diminutas fuerzas ejercidas por la pequeña sonda de un robot.

    Ya existen microrobots lo suficientemente pequeños como para interactuar con las células. Sin embargo, no hay facil Una forma económica de medir las pequeñas fuerzas aplicadas a las células por los robots. Medir estas microfuerzas es fundamental para controlar con precisión los bots y utilizarlos para estudiar las células.

    "Lo que se necesita es una herramienta útil que los biólogos puedan usar todos los días y a bajo costo, "dijo David Cappelleri, profesor asistente de ingeniería mecánica en la Universidad de Purdue.

    Ahora, los investigadores han diseñado y construido un "efector final de micro sensor de fuerza basado en la visión, "que se adjunta a los microrobots como una pequeña probóscide. Se utiliza una cámara para medir el desplazamiento de la sonda mientras empuja contra las células, permitiendo un cálculo simple que revela la fuerza aplicada.

    El enfoque podría permitir medir fácilmente los "micronewtons" de fuerza aplicada a nivel celular. Se necesita una herramienta de este tipo para estudiar mejor las células y comprender cómo interactúan con las microfuerzas. Las fuerzas se pueden utilizar para transformar células en líneas celulares específicas, incluidas las células madre para la investigación y las aplicaciones médicas. La medición de las microfuerzas también se puede utilizar para estudiar cómo responden las células a ciertos medicamentos y para diagnosticar enfermedades.

    Esta es una vista lateral del microrobot junto a un centavo estadounidense. Crédito:Universidad Purdue

    "Quieres un dispositivo de bajo costo, que puede medir fuerzas a nivel de micronewton y que se puede integrar fácilmente en bancos de pruebas experimentales estándar, ", Dijo Cappelleri.

    Los microrobots utilizados en la investigación se controlan con campos magnéticos para guiarlos a su posición.

    "Pero este es el primero con un efector final verdaderamente funcional para medir microfuerzas, " él dijo.

    Los métodos actuales para medir las fuerzas aplicadas por microrobots son poco prácticos y costosos, que requieren un microscopio de fuerza atómica o sensores engorrosos con diseños complejos que son difíciles de fabricar. El nuevo sistema registra el desplazamiento de la sonda con una cámara cuando empuja contra una célula o tejido. Los investigadores ya conocen la rigidez de la sonda. Cuando se combina con el desplazamiento, un simple cálculo revela la fuerza aplicada.

    Los hallazgos se detallaron en un artículo de investigación presentado durante la Conferencia Internacional sobre Robots y Sistemas Inteligentes en septiembre. El artículo fue escrito por el investigador asociado postdoctoral Wuming Jing y Cappelleri.

    El nuevo sistema combinado con el microrobot es de unos 700 micrones cuadrados, y los investigadores están trabajando para crear versiones de aproximadamente 500 micrones cuadrados. Para poner esta escala en perspectiva, la mini-máquina es aproximadamente la mitad del tamaño de la "E" en "One Cent" en un centavo estadounidense.

    "Actualmente estamos trabajando para reducirlo, " él dijo.

    La investigación futura también puede centrarse en la automatización de los microrobots.


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