Minirrobôs inspirados em peixes trabalham em equipe dentro do corpo

(a) Na natureza, os peixes conseguem nadar com agilidade e aumentar suas chances de sobrevivência formando cardumes, que se agregam e se dispersam dinamicamente para a busca coletiva de alimento. (b) Os robôs magnéticos macios em miniatura imitam os peixes.[Imagem: Liyang Mao et al. - 10.1093/nsr/nwaf429]

Robôs médicos inspirados em peixes

Cientistas do Instituto de Tecnologia de Harbin (China) conseguiram um grande avanço na robótica médica ao criar enxames de robôs em miniatura capazes de navegar pelo corpo humano para administrar terapia medicamentosa direcionada, aplicando os medicamentos apenas onde eles são necessários.

Buscando inspiração nos peixes, os pesquisadores desenvolveram minúsculos robôs flexíveis que podem trabalhar juntos, como os cardumes de peixes se movendo de modo coordenado, o que possibilita superar as limitações dos robôs flexíveis individuais.

Ao contrário dos robôs flexíveis em miniatura anteriores, que operam de forma independente, esses cardumes de robôs podem coordenar seus movimentos como um enxame unificado, permitindo cobrir áreas maiores e administrar doses mais eficazes de medicamentos ao tecido doente - vários robôs podem carregar muito mais medicamento, considerando que eles precisam ser miniaturizados ao máximo para aplicações médicas.

A principal inovação está na capacidade de os robôs responderem a campos magnéticos programados, aplicados externamente. Quando a frequência do campo magnético se aproxima da ressonância natural dos robôs, sua direção de natação passa a ser controlada inteiramente por um componente constante do campo magnético, permitindo que os pesquisadores guiem diferentes robôs em direções diferentes simultaneamente. Esse avanço possibilita a verdadeira coordenação do enxame sob um único sistema global de controle de campo magnético.

A componente constante de um campo magnético oscilante em frequência natural domina a direção de natação dos robôs, permitindo controlar a direção de natação dos robôs individuais, imitando o comportamento de enxame.
[Imagem: Liyang Mao et al. - 10.1093/nsr/nwaf429]

Controle individual para formação de enxames

Mas não é só o grupo: Cada robô individual também é inovador, possuindo seis graus de liberdade de movimento, incluindo a capacidade de inclinar, girar, rolar, transladar horizontal e verticalmente e nadar para a frente a velocidades comparáveis às dos peixes.

O enxame robótico pode se dispersar para navegar por passagens estreitas no corpo e, em seguida, se agregar em locais específicos, como lesões ou tumores. Ao atingir o destino, o enxame pode adaptar sua forma para corresponder ao contorno do tecido doente, otimizando a administração do medicamento.

A equipe de pesquisa demonstrou o potencial da tecnologia por meio de extensos experimentos em laboratório e testes ex vivo utilizando amostras de tecido animal. Em um dos experimentos, o enxame robótico navegou até uma lesão gástrica simulada, agregou-se no local e ajustou sua morfologia coletiva para se conformar aos limites da lesão, permitindo a administração direcionada do medicamento.

O próximo passo consistirá na realização dos testes em animais vivos.

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