Il millirobot che trasporta farmaci nel corpo umano

Piccolo, simile a un millepiedi, è in grado di superare ostacoli e trasportare carichi 100 volte superiori al peso del suo corpo. Il robot flessibile sviluppato alla City University di Hong Kong promette di aprire nuove strade alla biomedicina

Lo sviluppo di millirobot, ovvero robot di dimensioni millimetriche, che possano adattarsi ad ambienti difficili e con un’elevata efficienza di locomozione è interessante per le applicazioni emergenti in vari contesti industriali e biomedici. In campo medico, in particolare, si sposano con l’esigenza sempre più sentita di curare l’organismo in modo mirato, facendo agire il farmaco solo nel punto esatto dove serve. In questo scenario i robot fungerebbero da vettore, provvedendo a trasportare il farmaco all’interno del corpo verso il singolo e ben individuato obiettivo. Sono diverse le ricerche che a tal scopo vengono condotte in tutto il mondo, con esiti differenti. Una delle più promettenti è quella portata avanti da un gruppo di ricercatori della City University di Hong Kong, guidato da Haojian Lu e Mei Zhang, che ha portato allo sviluppo di un millirobot elastico, dalla forma che ricorda quella di un millepiedi, in grado di muoversi agevolmente all’interno del corpo umano, superando ostacoli e con un’elevata capacità di carico.

Una struttura ispirata alla natura

Come riportato dallo studio, pubblicato sulla rivista Nature, i ricercatori per la messa a punto del loro millirobot si sono ispirati alle strutture flessibili, morbide ed elastiche delle zampe e dei piedi di molti organismi viventi, dotandolo così di tante piccole zampe coniche che ne tengono il corpo sollevato da terra, garantiscono un minor attrito e maggiori gradi di libertà di movimento, che consente di superare i più diversi ostacoli, con minori costi energetici.

millirobot

Una particolare attenzione è stata dedicata dai ricercatori al rapporto tra le lunghezza delle zampe e la distanza tra i vari piedi. Dall’analisi delle strutture di centinaia di animali con zampe o piedi morbidi, come stelle di mare o millepiedi, si è evidenziato che il rapporto ottimale fosse più o meno di 1 a 1, in grado di assicurare una locomozione efficiente e un ottimale supporto al corpo.

Sulla base di tale indicazione hanno sviluppato il design del robot. Questo è costituito da un corpo della lunghezza di 17 mm, largo 7 mm e con uno spessore di 150 μm (millesimo di millimetro), mentre il rapporto tra lunghezza della zampa e la distanza tra i piedini è prossimo alla parità, per la precisione la prima è uguale a 650 μm e la seconda a 600 μm. Il corpo è stato realizzato in un silicone molto flessibile, all’interno del quale gli scienziati hanno inserito delle particelle magnetiche, che permettono di controllare il robot da remoto tramite campi elettromagnetici esterni, modificandone direzione e velocità sulla base della frequenza dei campi applicati.

Un design vincente

Grazie a tale struttura, il millirobot, nei test eseguiti, si è rivelato molto performante, permettendogli di adattarsi a vari ambienti difficili, con un’elevata velocità di locomozione e un’eccellente capacità di superare gli ostacoli. Il robot è addirittura in grado di superare senza difficoltà ostacoli molto alti: in questi casi, grazie alla sua flessibilità, può sollevare un’estremità del corpo fino a formare un angolo di 90° superando così un ostacolo anche 10 volte più alto della lunghezza delle sue zampe. In aggiunta il piccolo robot si segnala per la sua forza, tanto da poter trasportare carichi fino a 100 volte il peso del suo corpo. Proprietà che conserva sia operando in ambienti asciutti sia in ambienti umidi o completamente liquidi.

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Il millirobot rappresenta insomma un avanzamento notevole per la robotica flessibile bio ispirata e potrà trovare spazio in innumerevoli applicazioni, a partire dai nuovi trattamenti medici avanzati tramite la “consegna” mirata di farmaci. Obiettivo quest’ultimo al quale i ricercatori di Hong Kong stanno lavorando: prossima evoluzione del robot sarà infatti renderlo interamente biodegnadabile, in modo da poter essere “smaltito” direttamente all’interno del corpo umano una volta terminata la sua missione.

Ma si guarda anche in altre direzioni. Ad esempio, adottare altre forme, quale quella di un animale come la stella marina, capace di muoversi in totale libertà in ambienti liquidi.

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