p Alguns engenheiros se inspiram na mecânica do voo dos pássaros e na arquitetura dos ninhos de abelhas. Outros pensam muito menor. p Uma equipe liderada por Mingming Wu, professor de engenharia biológica e ambiental na Cornell University College of Agriculture and Life Sciences, criaram robôs do tamanho de células que podem ser acionados e dirigidos por ondas de ultrassom. Apesar de seu tamanho minúsculo, esses nadadores micro-robóticos - cujos movimentos foram inspirados por bactérias e espermatozóides - podem um dia ser uma nova ferramenta formidável para a administração de drogas direcionadas.

p O papel da equipe, "Nadadores micro-robóticos biologicamente inspirados e controlados remotamente por ondas de ultrassom, "publicado em 22 de setembro em Lab on a Chip , uma publicação da Royal Society of Chemistry.

p O autor principal do artigo é o ex-pesquisador de pós-doutorado Tao Luo.

p Por mais de uma década, O laboratório de Wu tem investigado as formas como os microrganismos, de bactérias a células cancerosas, migrar e comunicar-se com seu ambiente. O objetivo final era criar um micro-robô controlado remotamente que pudesse navegar no corpo humano.

p “Podemos fazer aviões melhores do que os pássaros hoje em dia. Mas em menor escala, há muitas situações em que a natureza está muito melhor do que nós. Bactérias, por exemplo, tiveram bilhões de anos de evolução para aperfeiçoar sua maneira de fazer as coisas, "Wu disse." Isso nos levou a pensar que podemos realmente projetar algo semelhante. Se você pode enviar remédios para uma área específica, como células cancerosas, então você não terá tantos efeitos colaterais. "

p Entre seus atributos mais engenhosos está o fato de que as bactérias podem nadar 10 vezes o comprimento do seu corpo em um segundo e os espermatozoides podem nadar contra o fluxo, Disse Wu.

p A equipe de pesquisa de Wu inicialmente tentou projetar e imprimir em 3D um micro-robô que imitasse a maneira como as bactérias usam o flagelo para se propelirem. Contudo, como os primeiros aviadores cujos aviões pesados ​​eram muito parecidos com pássaros para voar, esse esforço fracassou. Quando Luo entrou no laboratório de Wu, eles começaram a explorar uma abordagem menos literal. O principal obstáculo era como ligá-lo. Como uma pessoa deve engatinhar antes de poder andar, um micro-robô precisa ser energizado antes de poder nadar.

p "Bactérias e espermatozóides basicamente consomem material orgânico no fluido circundante, e isso é suficiente para alimentá-los, "Disse Wu." Mas para robôs projetados é difícil, porque se eles carregam uma bateria, é muito pesado para eles se moverem. "

p A equipe teve a ideia de usar ondas sonoras de alta frequência. Porque o ultrassom é silencioso, ele pode ser facilmente usado em um ambiente de laboratório experimental. Como um bônus adicional, a tecnologia foi considerada segura para estudos clínicos pela Food and Drug Administration dos EUA.

p Contudo, a equipe ficou perplexa com o processo de fabricação. Trabalhando com o Cornell NanoScale Science and Technology Facility (CNF), Luo tentou criar um protótipo com fotolitografia, mas era demorado, e os resultados foram inutilizáveis.

p O projeto recebeu um impulso crucial quando a CNF comprou um novo sistema de litografia a laser chamado NanoScribe, que cria nanoestruturas 3D por escrita direta em uma resina fotossensível. A tecnologia permitiu aos pesquisadores ajustar facilmente seus projetos na escala do micrômetro e produzir novas iterações rapidamente.

p Dentro de seis meses, Luo havia criado um nadador micro-robótico triangular que se parece com um inseto cruzado com um foguete. A característica mais importante do nadador é um par de cavidades gravadas em suas costas. Porque seu material de resina é hidrofóbico, quando o robô está submerso na solução, uma pequena bolha de ar é automaticamente presa em cada cavidade. Quando um transdutor de ultrassom é direcionado ao robô, a bolha de ar oscila, gerando vórtices - também conhecidos como fluxo contínuo - que impulsionam o nadador para frente.

p Outros engenheiros já construíram nadadores de "bolha única", mas os pesquisadores de Cornell são os primeiros a criar uma versão que usa duas bolhas, cada um com uma abertura de diâmetro diferente em suas respectivas cavidades. Variando a frequência de ressonância das ondas sonoras, os pesquisadores podem excitar qualquer bolha - ou ajustá-las juntas - controlando assim em que direção o nadador é impulsionado.

p O desafio que temos pela frente será tornar os nadadores biocompatíveis, para que possam navegar entre as células sanguíneas que têm aproximadamente o tamanho que têm. Os futuros micro-nadadores também precisarão consistir em material biodegradável, para que muitos bots possam ser despachados de uma vez. Da mesma forma que apenas um único espermatozóide precisa ser bem-sucedido para a fertilização, o volume é fundamental.

p "Para entrega de drogas, você poderia ter um grupo de nadadores micro-robóticos, e se um falhou durante a jornada, isso não é um problema. É assim que a natureza sobrevive, "Disse Wu." De certa forma, é um sistema mais robusto. Menor não significa mais fraco. Um grupo deles é invencível. Acho que essas ferramentas inspiradas na natureza são mais sustentáveis, porque a natureza provou que funciona. "