Los resultados de la investigación auguran prometedoras aplicaciones en campos como la medicina y la vigilancia medioambiental.
FUENTE:consalud.es
AUTOR:Diego Domingo
Investigadores de la Universidad de Tampere (Finlandia) y la Universidad de Anhui Jianzhu (China) han logrado un importante avance en el campo de la robótica blanda. A partir de un estudio innovador han presentado el primer microrobot toroidal accionado por luz que puede moverse de forma autónoma en líquidos viscosos, como el moco. Esta innovación supone un gran paso adelante en el desarrollo de micro robots capaces de desplazarse por entornos complejos, con prometedoras aplicaciones en campos como la medicina y la vigilancia medioambiental.
Un vistazo a través de un microscopio óptico revela un universo oculto repleto de vida. La naturaleza ha ideado ingeniosos métodos para que los microorganismos naveguen por sus viscosos entornos: por ejemplo, las bacterias E. coli emplean movimientos de sacacorchos, los cilios se mueven en ondas coordinadas y los flagelos se impulsan con un latigazo. Sin embargo, nadar a microescala se asemeja a un ser humano que intenta nadar en la miel, debido a las abrumadoras fuerzas viscosas.
Inspirándose en la naturaleza, científicos especializados en tecnologías micro-robóticas de vanguardia andan ahora tras la pista de una solución. El núcleo de la investigación pionera de la Universidad de Tampere es un material sintético conocido como elastómero cristalino líquido. Este elastómero reacciona a estímulos como el láser. Cuando se calienta, gira por sí solo gracias a un modo especial de energía elástica cero (ZEEM), causado por la interacción de fuerzas estáticas y dinámicas.
«Las implicaciones de esta investigación van más allá de la robótica”
El investigador doctoral de la Universidad de Tampere y primer autor del estudio, Zixuan Deng, explica que este descubrimiento representa un importante salto adelante en la robótica blanda, además de allanar el camino para el desarrollo de microrobots capaces de navegar por entornos complejos. «Las implicaciones de esta investigación van más allá de la robótica, pudiendo repercutir en campos como la medicina y la vigilancia del medio ambiente. Por ejemplo, esta innovación podría utilizarse para el transporte de fármacos a través de la mucosa fisiológica y para desobstruir vasos sanguíneos tras la miniaturización del dispositivo», afirma.
Durante décadas, los científicos se han sentido fascinados por los singulares retos de la natación a microescala, un concepto introducido por el físico Edward Purcell en 1977. Fue el primero en imaginar la topología toroidal -una forma de rosquilla- por su potencial para mejorar la navegación de organismos microscópicos en entornos donde las fuerzas viscosas son dominantes y las inerciales, despreciables. Es lo que se conoce como régimen de Stokes o límite de bajo número de Reynolds. Aunque parecía prometedor, no se había demostrado ningún nadador toroidal de este tipo. Ahora, un gran avance en el diseño toroidal ha simplificado el control de los robots nadadores, eliminando la necesidad de arquitecturas complejas. Utilizando un único haz de luz para desencadenar movimientos no recíprocos, estos robots aprovechan ZEEM para determinar de forma autónoma sus movimientos.
“Esta innovación podría utilizarse para el transporte de fármacos a través de la mucosa fisiológica y para desobstruir vasos sanguíneos tras la miniaturización del dispositivo»
«Nuestra innovación permite la natación libre tridimensional en el régimen de Stokes y abre nuevas posibilidades para explorar espacios confinados, como los entornos microfluídicos. Además, estos robots toroidales pueden alternar entre los modos de balanceo y autopropulsión para adaptarse a su entorno», añade Deng. El investigador sostiene que la investigación futura explorará las interacciones y la dinámica colectiva de múltiples tori, lo que podría conducir a nuevos métodos de comunicación entre estos microrobots inteligentes.
El estudio «Light-steerable locomotion using zero-elastic-energy modes» se ha publicado recientemente en Nature Materials. Este artículo representa la culminación de los resultados de dos grandes proyectos de investigación.
El primero, STORM-BOTS, pretende formar a una nueva generación de investigadores en el campo de la robótica blanda, con especial atención a los elastómeros de cristal líquido. En el marco de este proyecto, la tesis doctoral de Zixuan Deng se centra en el desarrollo de robots blandos accionados por luz que puedan moverse con eficacia tanto en el aire como en el agua. Su trabajo está codirigido por el profesor Arri Priimagi y el profesor Hao Zeng de la Universidad de Tampere. El segundo proyecto, ONLINE, explora sistemas de actuadores blandos que no están en equilibrio. El objetivo de este proyecto es conseguir un movimiento autosostenido que permita nuevas funciones robóticas como la locomoción, la interacción y la comunicación.
