La búsqueda para desarrollar un micro-robot inalámbrico para aplicaciones biomédicas requiere un "motor" a pequeña escala que se pueda alimentar de forma inalámbrica a través de medios biológicos. Si bien los campos magnéticos se pueden utilizar para alimentar pequeños robots de forma inalámbrica, no proporcionan selectividad ya que todos los actuadores (los componentes que controlan el movimiento) bajo el mismo campo magnético simplemente siguen el mismo movimiento. Para abordar esta limitación intrínseca de la actuación magnética, un equipo de investigadores alemanes ha desarrollado una forma de utilizar microburbujas para proporcionar la especificidad necesaria para alimentar micro-robots para aplicaciones biomédicas.

Esta semana en Letras de física aplicada , el equipo describe este nuevo enfoque que ofrece múltiples ventajas sobre las técnicas anteriores.

"Primero, aplicando ultrasonidos a diferentes frecuencias, se pueden direccionar varios actuadores individualmente; segundo, los actuadores no requieren electrónica a bordo, lo que los hace más pequeños, más ligero y seguro; y tercero, el enfoque es escalable al tamaño submilimétrico, "dijo Tian Qiu, investigador del Instituto Max Planck de Sistemas Inteligentes en Alemania.

El equipo de investigación encontró algunas sorpresas en el camino. Normalmente un material especial, como un material magnético o piezoeléctrico, es necesario para un actuador. En este caso, utilizaron un polímero comercial estándar que simplemente atrapa las burbujas de aire, y luego usó la interfaz aire-líquido de las burbujas atrapadas para convertir la potencia del ultrasonido en movimiento mecánico.

"Descubrimos que una superficie delgada (30-120 micrómetros de espesor efectivo) con un patrón topológico adecuado puede proporcionar fuerza de propulsión mediante ultrasonido, y miles de estas burbujas juntas pueden empujar un dispositivo a escala milimétrica, "Dijo Qiu." La simplicidad de la estructura y el material para lograr esta tarea fue una agradable sorpresa ".

El equipo ya está deseando seguir desarrollando su actuador.

"Los siguientes pasos son aumentar la fuerza propulsora de la superficie funcional, para integrar el actuador en un dispositivo biomédico útil, y luego probarlo en un entorno biológico real, incluso in vivo, "Dijo Qiu.

La adopción de superficies microestructuradas como actuadores inalámbricos abre nuevas y prometedoras posibilidades en el desarrollo de dispositivos y herramientas miniaturizados para entornos fluídicos accesibles por campos de ultrasonidos de baja intensidad. Estas superficies funcionales podrían servir como actuadores inalámbricos listos para conectar, alimentar dispositivos biomédicos miniaturizados para aplicaciones como endoscopios activos.