En dag, sjukhuspatienter kanske kan få i sig små robotar som levererar läkemedel direkt till sjuk vävnad, tack vare forskning som utförs vid EPFL och ETH Zürich.
En grupp forskare ledda av Selman Sakar vid EPFL och Bradley Nelson vid ETH Zürich hämtade inspiration från bakterier för att designa smart, mycket flexibla biokompatibla mikrorobotar. Eftersom dessa enheter kan simma genom vätskor och ändra sin form vid behov, de kan passera genom smala blodkärl och invecklade system utan att kompromissa med hastighet eller manövrerbarhet. De är gjorda av hydrogel nanokompositer som innehåller magnetiska nanopartiklar, så att de kan styras via ett elektromagnetiskt fält.
I en artikel som förekommer i Vetenskapens framsteg , forskarna beskriver en metod för att programmera robotens form så att den lätt kan färdas genom vätskor som är täta, trögflytande eller rör sig med höga hastigheter.
Förkroppsligad intelligens
Att tillverka miniatyriserade robotar innebär en mängd utmaningar, som forskarna tog upp med hjälp av en origami-baserad vikningsmetod. Deras nya förflyttningsstrategi använder förkroppsligad intelligens, som är ett alternativ till det klassiska beräkningsparadigmet som utförs av inbyggda elektroniska system. "Våra robotar har en speciell sammansättning och struktur som gör att de kan anpassa sig till egenskaperna hos vätskan de rör sig genom. Till exempel, om de stöter på en förändring i viskositet eller osmotisk koncentration, de ändrar sin form för att bibehålla sin hastighet och manövrerbarhet utan att tappa kontrollen över rörelseriktningen, säger Sakar.
Dessa deformationer kan programmeras i förväg för att maximera prestanda utan användning av besvärliga sensorer eller ställdon. Robotarna kan antingen styras med hjälp av ett elektromagnetiskt fält eller lämnas för att navigera på egen hand genom håligheter genom att utnyttja vätskeflödet. Hur som helst, de kommer automatiskt att förvandlas till den mest effektiva formen.
"Naturen har utvecklat en mängd mikroorganismer som ändrar form när deras miljöförhållanden förändras. Denna grundläggande princip inspirerade vår mikrorobotdesign. Den viktigaste utmaningen för oss var att utveckla fysiken som beskriver de typer av förändringar vi var intresserade av, och sedan integrera detta med ny tillverkningsteknik, " säger Nelson. Förutom att erbjuda förbättrad effektivitet, dessa miniatyriserade mjuka robotar kan också tillverkas enkelt till en rimlig kostnad. Tills vidare, forskargruppen arbetar på att förbättra prestandan för simning genom komplexa vätskor som de som finns i människokroppen.
