Este braço robótico de aperto usa bactérias projetadas em poços em seus dedos para "provar" um produto químico específico antes de decidir se pega a bola e a coloca na banheira. O sistema foi desenvolvido por engenheiros da UC Davis e da Carnegie Mellon University. Crédito:Tess Hellebrekers, Laboratório de Soft Machines, Universidade Carnegie Mellon
Um braço robótico que usa bactérias projetadas para "provar" um produto químico específico foi desenvolvido por engenheiros da Universidade da Califórnia, Davis, e a Carnegie Mellon University. A garra é uma prova de conceito para robótica leve de base biológica.
"Nossa visão de longo prazo é sobre a construção de uma microbiota sintética para robôs leves que podem ajudar no reparo, geração de energia ou biossensorio do meio ambiente, "disse Cheemeng Tan, professor assistente de engenharia biomédica na UC Davis. O trabalho foi publicado em 26 de junho na revista Ciência Robótica .
A robótica leve usa peso leve, materiais flexíveis e macios para criar máquinas que combinam com a versatilidade dos seres vivos, e os designs de robôs suaves costumam inspirar-se na natureza. Adicionar células vivas reais a robôs soft leva os cientistas mais um passo para a criação de máquinas híbridas biológico-mecânicas.
"Ao combinar nosso trabalho em eletrônica flexível e pele robótica com biologia sintética, estamos mais perto de descobertas futuras, como robôs biohíbridos suaves que podem adaptar suas habilidades para sentir, sentir e se mover em resposta às mudanças em suas condições ambientais, "disse Carmel Majidi, um co-autor e professor associado de engenharia mecânica na CMU.
Biossensor com bactérias modificadas
O novo dispositivo usa um módulo de biossensor baseado na bactéria E. coli projetada para responder ao IPTG químico, produzindo uma proteína fluorescente. As células bacterianas residem em poços com um membrana porosa que permite a entrada de produtos químicos, mas mantém as células dentro. Este módulo de biossensor é construído na superfície de uma garra flexível em um braço robótico, para que a garra possa "saborear" o ambiente por meio de seus dedos.
Proteínas fluorescentes expressas por bactérias na garra robótica operada por bactérias. Crédito:Justus et al., Sci. Robô. 4, eaax0765 (2019)
Visão desconstruída da pinça robótica operada por bactérias. Crédito:Tess Hellebrekers
Uma colaboração em eletrônica flexível e biologia sintética produziu este pinça robótica. A tecnologia leva os cientistas um passo mais perto da criação de máquinas híbridas biológico-mecânicas. Crédito:Tess Hellebrekers, Laboratório de Soft Machines, Universidade Carnegie Mellon
Quando o IPTG atravessa a membrana para a câmara, as células ficam fluorescentes e os circuitos eletrônicos dentro do módulo detectam a luz. O sinal elétrico viaja para a unidade de controle da garra, que pode decidir se deve pegar algo ou soltá-lo.
Como um teste, a pinça foi capaz de verificar um banho-maria de laboratório para IPTG e então decidir se colocaria ou não um objeto no banho.
Até aqui, este bot biohíbrido só pode provar uma coisa e é difícil projetar sistemas que possam detectar mudanças nas concentrações, Disse Tan. Outro desafio é manter uma população estável de micróbios em, ou em, um robô - comparável ao microbioma ou ecossistema de bactérias e fungos que vivem em ou sobre nossos próprios corpos e realizam muitas funções úteis para nós.
Os sistemas biohíbridos oferecem potencialmente mais flexibilidade do que a robótica convencional, ele disse. As bactérias podem ser projetadas para diferentes funções no robô:detecção de produtos químicos, fazendo polímeros para reparos ou geração de energia, por exemplo.
