Nuovi microrobot, lunghi al massimo un centimetro, promettono di rivoluzionare le procedure mediche, offrendo soluzioni minimamente invasive. Questi robot possono muoversi attraverso ambienti ristretti e inondati, come il corpo umano, e consegnare carichi delicati e leggeri, come cellule o tessuti, in una posizione target.
Composizione e caratteristiche dei microrobot
I microrobot sono realizzati con compositi avanzati di idrogel che includono nanoparticelle di cellulosa sostenibile derivata dalle piante, rendendoli biocompatibili e non tossici. La ricerca, guidata dal professor Hamed Shahsavan del Dipartimento di Ingegneria Chimica, ha adottato un approccio olistico alla progettazione, sintesi, fabbricazione e manipolazione di microrobot. L’idrogel utilizzato cambia forma quando esposto a stimolazioni chimiche esterne. La capacità di orientare le nanoparticelle di cellulosa a piacimento consente ai ricercatori di programmare tale cambiamento di forma, essenziale per la fabbricazione di robot morbidi funzionali.
Materiali avanzati e auto-riparazione
Un altro aspetto unico di questo materiale avanzato è la sua capacità di auto-riparazione. I ricercatori possono tagliare il materiale e ricomporlo senza l’uso di colla o altri adesivi, formando diverse forme per diverse procedure. Il materiale può anche essere modificato con un magnetismo che facilita il movimento dei robot morbidi attraverso il corpo umano. Come prova del concetto di come il robot si muoverebbe attraverso il corpo, il microrobot è stato guidato attraverso un labirinto dai ricercatori che controllavano il suo movimento usando un campo magnetico.
Il ruolo degli ingegneri chimici
“Gli ingegneri chimici giocano un ruolo fondamentale nell’espandere le frontiere della ricerca sui microrobot medici”, ha affermato Shahsavan. Ha sottolineato l’importanza delle competenze e delle conoscenze che possiedono gli ingegneri chimici, tra cui trasferimento di calore e massa, meccanica dei fluidi, ingegneria delle reazioni, polimeri, scienza della materia morbida e sistemi biochimici. Queste competenze li rendono unici nel presentare vie innovative in questo campo emergente.
Prossimi passi nella ricerca
Il prossimo obiettivo della ricerca è ridurre ulteriormente le dimensioni del robot a scale submillimetriche. Il gruppo di ricerca di Shahsavan ha collaborato con vari esperti, tra cui il professor Tizazu Mekonnen e la professoressa Shirley Tang dell’Università di Waterloo, e il professor Amirreza Aghakhani dell’Università di Stoccarda in Germania.