La representación amplificada de los aquabots. La micrografía en la esquina inferior izquierda es la forma doblada "σ" del aquabot. La micrografía en la esquina superior derecha son las estructuras compartimentadas del aquabot. Reimpreso con permiso de {Zhu, Shipei, et al. "Aquabots". ACS nano (2022).} Copyright {2022} Sociedad Química Estadounidense.
En los últimos años, los especialistas en robótica han desarrollado una amplia variedad de sistemas robóticos con diferentes estructuras corporales y capacidades. La mayoría de estos robots están hechos de materiales duros, como metales, o materiales blandos, como silicona y materiales gomosos.
Investigadores de la Universidad de Hong Kong (HKU) y el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley han creado recientemente Aquabots, una nueva clase de robots blandos que están hechos predominantemente de líquidos. Como la mayoría de los sistemas biológicos se componen predominantemente de agua u otras soluciones acuosas, los nuevos robots, presentados en un artículo publicado en ACS Nano , podría tener aplicaciones biomédicas y medioambientales de gran valor.
"Nos hemos involucrado en el desarrollo de ensamblajes interfaciales adaptativos de materiales en la interfaz agua-aceite y agua-agua utilizando nanopartículas y polielectrolitos", dijeron Ho Cheung (Anderson) Shum, Thomas P. Russell y Shipei Zhu a TechXplore por correo electrónico. "Nuestra idea era ensamblar los materiales que la interfaz y los ensamblajes bloquean en las formas de los líquidos. Las formas se dictan usando fuerzas externas para generar formas arbitrarias o usar impresión 3D completamente líquida para poder organizar espacialmente los ensamblajes. "
Shum, Russell, Zhu y sus colegas combinaron técnicas de impresión 3D totalmente líquidas con ensamblajes de dos fases acuosas (ATPS), estrategias para ensamblar estructuras 3D, para realizar construcciones artificiales que imitan los sistemas biológicos. Los ATPS son un área clave de enfoque para el grupo de investigación de HKU dirigido por el profesor Shum.
La idea del artículo reciente surgió cuando Zhu, un estudiante graduado de HKU en ese momento, comenzó a reflexionar sobre la posibilidad de integrar nanopartículas magnéticas en los sistemas de ensamblaje ATPS. Esto les permitiría dirigir el movimiento de las construcciones ATPS utilizando campos magnéticos externos, lo que produciría sistemas robóticos que son ultrasuaves, flexibles y pueden adaptarse para funciones específicas.
"Nuestro artículo es la culminación del arduo trabajo de Zhu", dijeron Shum y Russell. "Los robots blandos actuales están hechos para materiales como poli(dimetilsiloxanos) que son excelentes para la flexibilidad pero tienen limitaciones, como la medida en que se pueden comprimir. Funcionalizarlos con funciones químicas específicas es importante para la captura y entrega de materiales, pero es difícil. Los Aquabots superan estas limitaciones".
Los robots presentados por este equipo de investigadores fueron ensamblados en ambientes acuosos. Esto significa que pueden operar en ambientes acuosos y también pueden adaptarse para completar tareas específicas utilizando compuestos solubles en agua.
"Aquabots crea nuevas oportunidades para replicar materiales y características bioinspirados, como la permeabilidad dinámica y la compartimentación", dijeron Russell y Zhu. "Los robots son completamente acuosos, con agua dentro y fuera de ellos. Se funcionalizan fácilmente para que sean biocompatibles, por lo que no es difícil imaginar bioaplicaciones, es decir, dentro del cuerpo, donde tales construcciones podrían ser útiles". /P>
Las estructuras de Aquabot presentadas en el artículo reciente del equipo son muy simples, ya que son un prototipo que demuestra cómo podrían ensamblarse. Sin embargo, en el futuro, el mismo proceso podría usarse para crear estructuras más complejas que puedan abordar tareas más avanzadas.
"Nuestro estudio demuestra la capacidad de construir robots y realizar funciones robóticas basadas en la fabricación acuosa e inspira el diseño de robots acuosos similares para aplicaciones, como la micromanipulación biomédica", dijeron Shum, Russell y Zhu. "Imagínese tener una estructura tubular simple que tiene una funcionalidad integrada que le permitiría fabricar una estructura específica en el cuerpo, un robot de autoensamblaje que podría hacer que las piezas pasaran a través de canales muy estrechos hacia un compartimento más grande donde las piezas blandas y flexibles podrían luego se autoensambla para realizar una tarea, luego se desarma y se retira,"
En el futuro, los Aquabots podrían abrir interesantes posibilidades para numerosas aplicaciones biomédicas y medioambientales del mundo real. Por ejemplo, podrían usarse para administrar medicamentos en lugares específicos dentro del cuerpo humano, para diseñar biológicamente tejido humano y para realizar artificialmente las funciones de sistemas biológicos específicos.
"Ahora estamos intentando incorporar un hidrogel dentro del ensamblaje de los robots, para que podamos lograr cambios de forma totalmente reversibles", agregó Shum. "En nuestros próximos trabajos, también valdría la pena analizar otras propiedades y funciones habilitadas por la plataforma Aquabot, además de la manipulación mecánica de prueba de concepto y las reacciones químicas demostradas en el artículo. Sería interesante combinar esto con otros microfluidos y enfoques robóticos para nuevas aplicaciones".
© 2022 Red Ciencia X Un robot de píxeles magnéticos suaves que se puede programar para tomar diferentes formas
