Op een dag, ziekenhuispatiënten kunnen kleine robots binnenkrijgen die medicijnen rechtstreeks in ziek weefsel afleveren, dankzij onderzoek dat wordt uitgevoerd bij EPFL en ETH Zürich.

Een groep wetenschappers onder leiding van Selman Sakar bij EPFL en Bradley Nelson bij ETH Zürich haalden inspiratie uit bacteriën om slimme, zeer flexibele biocompatibele microrobots. Omdat deze apparaten door vloeistoffen kunnen zwemmen en hun vorm kunnen aanpassen wanneer dat nodig is, ze kunnen door nauwe bloedvaten en ingewikkelde systemen gaan zonder afbreuk te doen aan snelheid of wendbaarheid. Ze zijn gemaakt van hydrogel nanocomposieten die magnetische nanodeeltjes bevatten, waardoor ze kunnen worden bestuurd via een elektromagnetisch veld.

In een artikel dat verschijnt in wetenschappelijke vooruitgang , de wetenschappers beschrijven een methode om de vorm van de robot te programmeren zodat hij gemakkelijk door vloeistoffen kan reizen die dicht zijn, stroperig of snel bewegend.

Belichaamde intelligentie

Het fabriceren van geminiaturiseerde robots biedt een groot aantal uitdagingen, die de wetenschappers hebben aangepakt met behulp van een op origami gebaseerde vouwmethode. Hun nieuwe voortbewegingsstrategie maakt gebruik van belichaamde intelligentie, wat een alternatief is voor het klassieke rekenparadigma dat wordt uitgevoerd door ingebedde elektronische systemen. "Onze robots hebben een speciale samenstelling en structuur waardoor ze zich kunnen aanpassen aan de eigenschappen van de vloeistof waar ze doorheen bewegen. als ze een verandering in viscositeit of osmotische concentratie tegenkomen, ze passen hun vorm aan om hun snelheid en wendbaarheid te behouden zonder de controle over de bewegingsrichting te verliezen, ' zegt Sakar.

Deze vervormingen kunnen vooraf worden geprogrammeerd om de prestaties te maximaliseren zonder het gebruik van omslachtige sensoren of actuatoren. De robots kunnen worden bestuurd met behulp van een elektromagnetisch veld of ze kunnen zelfstandig door holtes navigeren door gebruik te maken van vloeistofstroom. Hoe dan ook, ze zullen automatisch veranderen in de meest efficiënte vorm.

"De natuur heeft een groot aantal micro-organismen ontwikkeld die van vorm veranderen als hun omgevingscondities veranderen. Dit basisprincipe inspireerde ons micro-robotontwerp. De belangrijkste uitdaging voor ons was om de fysica te ontwikkelen die de soorten veranderingen beschrijft waarin we geïnteresseerd waren, en dit vervolgens te integreren met nieuwe fabricagetechnologieën, ", zegt Nelson. Naast het bieden van verbeterde effectiviteit, deze geminiaturiseerde zachte robots kunnen ook gemakkelijk tegen redelijke kosten worden vervaardigd. Voor nu, het onderzoeksteam werkt aan het verbeteren van de zwemprestaties door complexe vloeistoffen zoals die in het menselijk lichaam worden aangetroffen.