Un robot che usa i suoi piedi appuntiti per aggrapparsi al rivestimento mucoso dell’intestino potrebbe un giorno arrampicarsi attraverso il corpo umano per installare dispositivi di monitoraggio o fornire terapie
Tecnologia
27 maggio 2022
Piccoli robot con corpi morbidi e flessibili e piedi appuntiti possono arrampicarsi lungo le pareti interne umide e scivolose dei polmoni e dell’intestino dove un giorno potrebbero fornire farmaci e sensori medici in luoghi difficili da raggiungere.
Il nuovo “millirobot” – lungo pochi millimetri – ha piedini che aderiscono alle superfici dei tessuti senza perdere la presa. Il robot può resistere allo spostamento a causa di movimenti stridenti e può persino aggrapparsi a una superficie mentre i liquidi fluiscono su di essa, simile al movimento dei fluidi associati alla respirazione e alla digestione.
Capace di arrampicarsi direttamente – e anche a testa in giù – all’interno del corpo umano, il dispositivo wireless rappresenta “una pietra miliare significativa nella robotica morbida”, afferma Metin Sitti del Max Planck Institute for Intelligent Systems in Germania.
Il precedente millirobot di Sitti poteva camminare, rotolare, nuotare, saltare e gattonare lungo i tessuti biologici, dice. Ma non poteva arrampicarsi sulle complesse superfici 3D del corpo, che è fondamentale per raggiungere aree di difficile accesso all’interno del cuore, dei polmoni e del sistema digestivo.
Il coautore Xiaoguang Dong della Vanderbilt University nel Tennessee afferma che il loro team ha prima cercato di aggiungere cuscinetti per i piedi che bloccano i tessuti, ispirandosi al modo in cui alcuni parassiti intestinali si attaccano. Ma hanno avuto problemi a riprodurre le elevate forze richieste e anche far rilasciare al robot la presa è stato complicato, dice.
Questo piccolo robot potrebbe arrampicarsi su superfici viscide all’interno del corpo umano Yingdan Wu e Xiaoguang Dong
Invece, il team ha dotato il robot di due cuscinetti a spillo, che ricordano le sbavature spinose delle piante che si attaccano ai vestiti durante una passeggiata in campagna, afferma Sitti. Una volta abbassato un piede, il robot solleva l’altro piede dalla superficie e capovolge il corpo per fare un “passo”, un meccanismo che chiamano peeling e caricamento.
Quando sono ricoperti da un sottile strato di chitosano (una sostanza che si trova nei gusci dei gamberetti), i “microspicchi” del piede hanno creato attrito e appiccicosità sufficienti per consentire ai piedi di attaccarsi allo strato di muco all’interno dei polmoni e del tratto digerente dei suini, compreso il bronchiale tubi, esofago, stomaco e intestino – e poi allontanarsi per fare un nuovo passo.
In una serie di test di laboratorio, i ricercatori hanno scoperto che il robot continuerà ad arrampicarsi e ad aggrapparsi a tessuti biologici “altamente scivolosi” e spesso rugosi, anche quando il tessuto viene scosso o lavato con acqua. “Ero molto eccitato e sorpreso”, dice Sitti dei risultati.
I ricercatori hanno controllato il movimento del robot all’interno degli organi utilizzando una macchina vicina che manipola i campi magnetici. Poiché il corpo del robot è costituito da un metallo magnetico elasticizzato, si piega e ruota in risposta ai comandi della macchina, afferma Dong.
Il millirobot è ultrasottile, con un corpo lungo 3,7 mm e largo 1,5 mm. Può trasportare “carico” tre volte il proprio volume e fino a 20 volte il proprio peso, afferma il coautore Yingdan Wu, anche lui del Max Planck Institute. Ciò significa che potrebbe trasportare farmaci, sensori elettronici wireless o anche possibilmente microaghi e materiali per biopsie. Può anche rilasciare microscopiche particelle di farmaco attraverso i suoi microspikes.
Poiché i microspikes si attaccano solo allo strato di muco, non causano danni al tessuto stesso, afferma Wu.
Riferimento del giornale: La scienza avanzaDOI: 10.1126/sciadv.abn3431
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