Robs movidos por clulas biolgicas ganham controle remoto
Robtica
Redação do Site Inovação Tecnológica – 17/03/2023
Os eBiobots so as primeiras mquinas bio-hbridas sem fio, combinando tecido biolgico, microeletrnica e polmeros macios.
[Imagem: Yongdeok Kim]
Robs biolgicos
Primeiro, eles caminharam. Ento, tornaram-se capazes de detectar a luz. Agora, os robs biolgicos em miniatura ganharam uma nova funcionalidade: o controle remoto.
Esses robs hbridos bioeletrnicos – seus criadores os chamam de eBiobots – so os primeiros a combinar materiais macios, msculos vivos e microeletrnica.
“A integrao da microeletrnica permite a fuso do mundo biolgico e do mundo da eletrnica, ambos com muitas vantagens prprias, para agora produzir esses biorrobs eletrnicos e mquinas que podem ser teis para muitas aplicaes mdicas, de deteco e ambientais no futuro,” disse o professor Rashid Bashir, na Universidade de Illinois Urbana-Champaign, nos EUA.
O grupo do professor Bashir foi pioneiro no desenvolvimento dos biobots, pequenos robs biolgicos alimentados por tecido muscular de camundongos cultivados em um esqueleto de polmero macio impresso em 3D. Eles demonstraram os primeiros biobots ambulantes em 2012, deram-lhes controle do movimento biolgico em 2014 e desenvolveram biobots ativados por luz em 2016.
A ativao por luz trouxe um certo nvel de controle, mas a dificuldade de entregar os pulsos de luz aos biobots fora de um ambiente de laboratrio manteve as aplicaes prticas limitadas, e a equipe sonha em nada menos do que construir mquinas vivas.
Estrutura do eBiorrob, que se move “sapateando” suas duas pernas laterais.
[Imagem: YongdeokKim et al. – 10.1126/scirobotics.add1053]
Biorrobs com controle remoto
Os biorrobs agora deram um salto de qualidade graas a uma colaborao com a equipe do professor John Rogers, um pioneiro da bioeletrnica flexvel. Com essa tecnologia, foi possvel integrar minsculos microeletrnicos sem fio e micro-LEDs sem bateria, permitindo pela primeira vez um controle remoto dos eBiobots.
Para dar aos robs a liberdade de movimento necessria para aplicaes prticas, os pesquisadores decidiram eliminar baterias e conexes por fios. Em vez disso, os eBiobots usam uma bobina receptora para colher energia e fornecer uma tenso de sada para alimentar seus micro-LEDs.
Os pesquisadores enviam um sinal sem fio para os robs, que faz os LEDs piscarem. Essa luz estimula a contrao do msculo biolgico, que j foi projetado para ser sensvel luz, movendo as pernas de polmero para que as mquinas andem. Os micro-LEDs so to direcionados que podem ativar pores especficas do msculo, fazendo com que o eBiobot gire na direo desejada.
Bancada de testes dos eBiobots.
[Imagem: YongdeokKim et al. – 10.1126/scirobotics.add1053]
Futuras integraes
O projeto permite uma integrao futura de microeletrnica adicional, como sensores qumicos e biolgicos, ou peas impressas em 3D para funes como empurrar ou transportar objetos.
A ideia que a futura integrao de sensores eletrnicos ou neurnios biolgicos permita que os eBiobots detectem e respondam a toxinas no ambiente ou a biomarcadores de doenas, entre outras possibilidades.
“Esta combinao incomum de tecnologia e biologia abre vastas oportunidades na criao de sistemas de engenharia de autocura, aprendizado, evoluo, comunicao e auto-organizao. Sentimos que este um terreno muito frtil para pesquisas futuras com aplicaes potenciais especficas em biomedicina e monitoramento ambiental,” disse o professor Rogers.
Artigo: Remote control of muscle-driven miniature robots with battery-free wireless optoelectronics
Autores: YongdeokKim, YiyuanYang, XiaotianZhang, ZhengweiLi, AbrahamVzquez-Guardado, InsuPark, JiaojiaoWang, Andrew I.Efimov, ZhiDou, YueWang, JunehuPark, HaiwenLuan, XinchenNi, Yun SeongKim, JaniceBaek, Joshua JaehyungPark, ZhaoqianXie, HangboZhao, MattiaGazzola, John A.Rogers, RashidBashir
Revista: Science Robotics
Vol.: 8, Issue 74
DOI: 10.1126/scirobotics.add1053
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