TX, 19/08/2022
Por Ingrid Fadelli
Nos últimos anos, os roboticistas desenvolveram uma grande variedade de sistemas robóticos com diferentes estruturas e capacidades corporais. A maioria desses robôs é feita de materiais duros, como metais, ou materiais macios, como silicone e materiais de borracha.
Pesquisadores da Universidade de Hong Kong (HKU) e do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley criaram recentemente os Aquabots, uma nova classe de robôs macios que são predominantemente feitos de líquidos. Como a maioria dos sistemas biológicos é composta predominantemente por água ou outras soluções aquosas, os novos robôs, apresentados em um artigo publicado na ACS Nano, podem ter aplicações biomédicas e ambientais de grande valor.
“Estamos envolvidos no desenvolvimento de conjuntos interfaciais adaptativos de materiais na interface óleo-água e água-água usando nanopartículas e polieletrólitos”, Ho Cheung (Anderson) Shum, Thomas P. Russell e Shipei Zhu disseram ao TechXplore por e-mail. “Nossa ideia era montar os materiais que a interface e as montagens travam nas formas dos líquidos. As formas são ditadas usando forças externas para gerar formas arbitrárias ou usar impressão 3D totalmente líquida para poder organizar espacialmente as montagens. "
Shum, Russell, Zhu e seus colegas combinaram técnicas de impressão 3D totalmente líquidas com montagens bifásicas aquosas (ATPS), estratégias para montar estruturas 3D, para realizar construções artificiais que imitam sistemas biológicos. ATPS são uma área-chave de foco para o grupo de pesquisa da HKU liderado pelo professor Shum.
A ideia do artigo recente surgiu quando Zhu, na época estudante de pós-graduação da HKU, começou a refletir sobre a possibilidade de integrar nanopartículas magnéticas em sistemas de montagem de ATPS. Isso lhes permitiria direcionar o movimento das construções do ATPS usando campos magnéticos externos, o que produziria sistemas robóticos ultramacios, flexíveis e que podem ser adaptados para funções específicas.
"Nosso jornal é o culminar do trabalho duro de Zhu", disseram Shum e Russell. "Os robôs macios atuais são feitos para materiais como poli(dimetilsiloxanos), que são ótimos para flexibilidade, mas têm limitações, como a extensão em que você pode comprimi-los. Funcionalizá-los com funções químicas específicas é importante para a captura e entrega de materiais, mas é difícil. Aquabots superam essas limitações."
Os robôs apresentados por essa equipe de pesquisadores foram montados em ambientes aquosos. Isso significa que eles podem operar em ambientes aquosos e também podem ser adaptados para completar tarefas específicas usando compostos solúveis em água.
“Os Aquabots criam novas oportunidades para replicar materiais e recursos de inspiração biológica, como permeabilidade dinâmica e compartimentação”, disseram Russell e Zhu. "Os robôs são totalmente aquosos, com água dentro e fora deles. Eles são facilmente funcionalizados para serem biocompatíveis, então não é difícil imaginar bioaplicações, ou seja, dentro do corpo, onde tais construções poderiam ser úteis."
As estruturas do Aquabot apresentadas no artigo recente da equipe são muito simples, pois são um protótipo que demonstra como elas podem ser montadas. No futuro, no entanto, o mesmo processo poderá ser usado para criar estruturas mais complexas que possam lidar com tarefas mais avançadas.
"Nosso estudo demonstra a capacidade de construir robôs e realizar funções robóticas com base na fabricação aquosa e inspira o design de robôs aquosos semelhantes para aplicações, como micromanipulação biomédica", disseram Shum, Russell e Zhu. "Imagine ter uma estrutura tubular simples que tenha uma funcionalidade embutida que permitiria que você fabricasse uma estrutura específica no corpo, um robô de automontagem que poderia fazer as peças passarem por canais muito estreitos em um compartimento maior onde as peças macias e flexíveis poderiam então se automontem para executar uma tarefa, depois desmontam e removem",
No futuro, os Aquabots poderão abrir possibilidades interessantes para inúmeras aplicações biomédicas e ambientais do mundo real. Por exemplo, eles podem ser usados para fornecer drogas a locais específicos dentro do corpo humano, para engenharia biológica de tecidos humanos e para desempenhar artificialmente as funções de sistemas biológicos específicos.
"Agora estamos tentando incorporar um hidrogel na montagem dos robôs, para que possamos obter mudanças de forma totalmente reversíveis", acrescentou Shum. "Em nossos próximos trabalhos, também valeria a pena olhar para outras propriedades e funções habilitadas pela plataforma Aquabot, além da prova de conceito de manipulação mecânica e reações químicas demonstradas no artigo. Seria interessante combinar isso com outros microfluídicos e abordagens robóticas para novas aplicações."
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Fonte:https://techxplore.com/news/2022-08-aquabots-ultrasoft-liquid-robots-biomedical.html
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