Robótica

Primeiro robô movido pela força de músculos biológicos

Anil Ananthaswamy - New Scientist - 26/01/2005

Um microrobô de silício medindo apenas metade do diâmetro de um fio de cabelo humano começou a rastejar em um laboratório de Los Angeles, Estados Unidos, utilizando pernas acionadas pela pulsação de células vivas de um coração de rato. Esta é a primeira vez que tecido muscular vivo foi utilizado para movimentar uma micromáquina.

Este desenvolvimento tipicamente futurista poderá levar a estimuladores nervosos construídos com células musculares que irão permitir que pessoas paralisadas respirem sem a ajuda de respiradores artificiais. E a NASA, que está financiando a pesquisa, espera que enxames de "musclebots" - robôs musculares - possam um dia ajudar a fazer a manutenção em espaçonaves, tapando buracos feitos por micrometeoritos.

Quaisquer que sejam as aplicações da tecnologia, ninguém ficou mais surpreso de ver os minúsculos robôs musculares finalmente se movendo do que Carlos Montemagno, o engenheiro de microdispositivos cuja equipe os está desenvolvendo, na Universidade da Califórnia, Estados Unidos.

Ele gastou três desapontadores anos tentando, e falhando, utilizar tecido muscular vivo para acionar uma micromáquina. Mas, quando ele e sua equipe olharam no microscópio, eles ficaram surpresos de ver que a última versão do seu musclebot estava se movimentando.

O aparelho consiste num arco de silício de 50 micra de largura. Conectado ao lado de baixo do arco, a equipe fez crescer um cordão de fibras musculares de coração. É a contração e o relaxamento desse tecido cardíaco que faz com que o arco se curve e se expanda para produzir o movimento de arrastamento do robô. E o músculo é abastecido por um nutriente simples de glucose em um disco de Petri.

Esqueleto em arco

A possibilidade de utilizar músculos vivos para movimentar sistemas microeletromecânicos (MEMS) é uma alternativa atrativa para micromotores. Enquanto os motores necessitam de eletricidade, músculos podem retirar sua energia da glucose - que pode estar depositada sobre a superfície na qual o robô deverá trabalhar.

O avanço da equipe da Universidade de Los Angeles é ter desenvolvido uma forma automatizada de ligar o tecido muscular a uma substância como o silício. A equipe esculpiu um esqueleto em forma de arco a partir de uma pastilha de silício utilizando equipamentos automáticos de fabricação de microchips, e o recobriram com um polímero que pode ser entalhado.

Então eles removeram a cobertura do lado de baixo do arco e depositaram no lugar uma película de ouro. A película age como um adesivo para as células musculares. Para crescer o músculo, o esqueleto foi colocado em um disco de Petri contendo células musculares do coração de um rato em um meio de cultura de glucose. Em três dias as células musculares cresceram, transformando-se em fibras musculares que se conectaram à superfície inferior de ouro, formando um cabo de músculos cardíacos da largura do arco.

Durante esse processo, o arco foi colocado na posição por uma barra de sustentação. Quando esta foi removida, o robô muscular começou imediatamente a rastejar a uma velocidade de 40 micra por segundo. A geometria do musclebot garante que ele flexiona impulsionando numa determinada direção, e não simplesmente contraindo e relaxando aleatoriamente.

Nervo Frênico

Montemagno agora quer utilizar a tecnologia para ajudar pessoas que possuem problemas no nervo frênico. Esse nervo estimula o diafragma para nos fazer respirar e danos nele significam que os pacientes freqüentemente necessitarão de respiradores artificiais.

Ao invés de simplesmente mover as pernas de um microrobô, as fibras musculares poderão pressionar um pedaço de material piezoelétrico e gerar alguns milivolts de energia para estimular o nervo frênico. Utilizar células do coração do próprio paciente poderá evitar rejeição do implante e o músculo poderá ser alimentado pela glucose do sangue.

A apresentação inicial que Montemagno fez no Instituto de Conceitos Avançados da NASA foi para fabricar uma micromáquina que poderia localizar e consertar furos feitos por micrometeoritos em espaçonaves.

Entretanto, ele alerta que tais aplicações ainda estão a décadas de se tornarem realidade. "A questão de todos os microrobôs comunicando-se entre si ainda nem foi discutida," enfatiza ele. Ou, a rigor, como eles poderão ser abastecidos. Fique atento para uma estação espacial recoberta de açúcar.