Dentre as diversas aplicações da robótica na medicina, os microrrobôs têm atraído cada vez mais a atenção de profissionais e pesquisadores da área. Um estudo recente agora propõe um sistema que utiliza ultrassom para mover esses dispositivos, abrindo oportunidades para que a tecnologia seja aproveitada em procedimentos médicos. 

Um dos motivos principais de os microrrobôs serem úteis ao campo da medicina é o fato de sua dimensão ser menor que o diâmetro de um fio de cabelo. Isso permite que eles viajem pelo corpo humano, carregando medicamentos até áreas específicas, além de auxiliar em procedimentos cirúrgicos. 

Para isso, o design dessas soluções robóticas são inspirados em microorganismos naturais, como bactérias e algas. O exemplo mais recente é de um grupo de pesquisadores da universidade ETH Zurich, na Suíça, que desenvolveu um microrrobô inspirado em larvas de estrelas-do-mar.

Esses organismos utilizam os cílios em sua superfície para nadar e se alimentar. De forma similar, os robôs criados pelos pesquisadores utilizam um sistema sintético ativado por ultrassom capaz de imitar os cílios da estrela-do-mar e aproveitar a acústica não linear para simular os movimentos das larvas.

Design inspirado na natureza

O que aproxima os robôs dos organismos são os cílios finos e móveis localizados em sua superfície. As larvas de estrelas-do-mar contam com milhares desses fios, que são distribuídos em fileiras, movendo-se para a frente e para trás de forma coordenada e, assim, criando movimentos circulares na água. 

A orientação dessas fileiras é o que determina os movimentos das larvas. Ao inclinar as duas faixas de cílios em direção uma à outra, é criado um vórtice que impulsiona o organismo e permite que ele se locomova. 

Já a inclinação contrária, em que as duas fileiras se afastam uma da outra, permite a entrada de um fluxo de água, prendendo as partículas das quais a larva se alimenta.

Pessoa pesquisadora com um aparelho de pesquisa.
De acordo com os autores do estudo, um sistema que depende apenas de ultrassom pode oferecer uma série de benefícios.

A partir desse mecanismo encontrado na natureza, os pesquisadores da EHT Zurich decidiram testar a possibilidade de criar vórtices similares àqueles produzidos pelas larvas a partir da robótica. 

Para isso, eles utilizaram fotolitografia para construir um microrrobô com as fileiras de cílios posicionadas de forma adequada. Feito isso, os cientistas aplicaram ondas de ultrassom produzidas por uma fonte externa, fazendo com que os cílios oscilassem.

O resultado obtido por eles foi que os fios sintéticos se moveram para frente e para trás mais de dez mil vezes por segundo, o que corresponde a uma velocidade cerca de mil vezes maior que das larvas de estrelas-do-mar. 

Assim como nos organismos em que foram inspirados, os cílios dos robôs podem gerar um vórtex com efeito de sucção na parte frontal e de impulso na parte traseira. A combinação desses mecanismos é o que permite a locomoção dos dispositivos. 

Futuras aplicações

De acordo com os autores do estudo, um sistema que depende apenas de ultrassom pode oferecer uma série de benefícios. Além de ondas de ultrassom já serem amplamente utilizadas em exames de imagens, elas conseguem atingir regiões profundas do corpo e não oferecem riscos à saúde. 

Uma das futuras aplicações sugeridas pelos pesquisadores é para o tratamento de tumores gástricos. A ingestão de remédios convencionais por difusão nem sempre funciona. 

Assim, os dispositivos robóticos poderiam transportar as substâncias especificamente até o local do tumor, tornando o medicamento mais eficiente e reduzindo os efeitos colaterais.

Por enquanto, um dos principais obstáculos para que a técnica comece a ser utilizada em procedimentos médicos é a qualidade das imagens. Ou seja, para que esses microrrobôs sejam direcionados para o local adequado, será necessário gerar imagens melhores em tempo real.

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