Microrobot integrati in situ guidati da muscoli artificiali costruiti da motori biomolecolari
I ricercatori dell’Università di Osaka sviluppano un metodo di assemblaggio, integrazione per la stampa 3D di microrobot riconfigurabili modulari morbidi basati su muscoli motori biomolecolari auto-organizzati, che possono portare a progressi nella nanotecnologia e nella microchirurgia.
Osaka, Giappone – Gli scienziati del Dipartimento di ingegneria meccanica dell’Università di Osaka hanno introdotto un metodo per la produzione di microrobot complessi guidati da energia chimica utilizzando l’ integrazione in situ . Stampando in 3D e assemblando le strutture meccaniche e gli attuatori dei microrobot all’interno di un chip microfluidico, i microrobot risultanti sono stati in grado di eseguire le funzioni desiderate, come muoversi o afferrare. Questo lavoro può aiutare a realizzare la visione della microchirurgia eseguita da robot autonomi.
Con l’avanzare della tecnologia medica, gli interventi chirurgici sempre più complicati che una volta erano considerati impossibili sono diventati realtà. Tuttavia, siamo ancora lontani da un futuro promesso in cui i microrobot che attraversano il corpo di un paziente possono eseguire procedure, come la microchirurgia o l’eliminazione delle cellule tumorali. Sebbene i metodi nanotecnologici abbiano già dominato l’arte di produrre minuscole strutture, rimane una sfida manipolare e assemblare queste parti costitutive in robot complessi funzionali, specialmente quando si cerca di produrli su larga scala. Di conseguenza, l’assemblaggio, l’integrazione e la riconfigurazione di minuscoli componenti meccanici, e in particolare di attuatori mobili azionati da energia chimica, rimane un processo difficile e dispendioso in termini di tempo.
Ora, un team di ricercatori, tra cui Morishima e Wang dell’Università di Osaka, Hiratsuka del Japan Advanced Institute of Science and Technology (JAIST) e Nitta dell’Università di Gifu, ha sviluppato un nuovo metodo per la stampa 3D di microrobot con più moduli componenti all’interno dello stesso chip microfluidico. Le morbide strutture di microrobot sono prodotte da luce laser brillante per indurire un idrogel biocompatibile fotoinducibile, poli (glicole etilenico) diacrilato. “Recentemente, lo sviluppo di microrobot sta passando da strutture dure e rigide ad architetture morbide e flessibili”, afferma il primo autore Yingzhe Wang. Il processo graduale è stato semplificato e snellito rispetto ai metodi precedenti assemblando i diversi moduli sul posto, o ” in situ “.
L’approccio della “catena di montaggio” del team ha permesso loro di combinare vari moduli, come articolazioni, pinze o muscoli artificiali, in un unico dispositivo. L’integrazione di successo di diverse funzioni può per un’ampia varietà di microrobot con produzione di massa scalabile. Per questo lavoro, i ricercatori hanno dimostrato diversi tipi, tra cui una pinza, un pesce e un braccio robotico. “La nostra integrazione in situ di attuatori e strutture meccaniche ha migliorato la flessibilità e l’efficienza della fabbricazione di microrobot, il che può aiutare a realizzare l’attuale difficile problema della produzione di massa”, afferma l’autore senior Keisuke Morishima. Oltre alle applicazioni sanitarie, questi robot possono anche aiutare nella fabbricazione di robot ancora più complessi, fungendo da valvola microfluidica o manipolatori.
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L’articolo “Microrobot integrati in situ guidati da muscoli artificiali costruiti da motori biomolecolari” è stato pubblicato su Science Robotics al DOI: https://www.science.org/doi/10.1126/scirobotics.aba8212 .
Informazioni sull’Università di Osaka
L’Università di Osaka è stata fondata nel 1931 come una delle sette università imperiali del Giappone ed è ora una delle principali università complete del Giappone con un ampio spettro disciplinare. Questa forza è unita a una singolare spinta all’innovazione che si estende a tutto il processo scientifico, dalla ricerca fondamentale alla creazione di tecnologia applicata con impatti economici positivi. Il suo impegno per l’innovazione è stato riconosciuto in Giappone e nel mondo, essendo stata nominata l’università più innovativa del Giappone nel 2015 (Reuters 2015 Top 100) e una delle istituzioni più innovative al mondo nel 2017 (Innovative Universities and the Nature Index Innovation 2017). . Ora, l’Università di Osaka sta sfruttando il suo ruolo di Designated National University Corporation selezionata dal Ministero dell’Istruzione, della Cultura, dello Sport,
