Robôs movidos por células biológicas ganham controle remoto

Redação do Site Inovação Tecnológica - 17/03/2023

Os eBiobots são as primeiras máquinas bio-híbridas sem fio, combinando tecido biológico, microeletrônica e polímeros macios.
[Imagem: Yongdeok Kim]

Robôs biológicos

Primeiro, eles caminharam. Então, tornaram-se capazes de detectar a luz. Agora, os robôs biológicos em miniatura ganharam uma nova funcionalidade: o controle remoto.

Esses robôs híbridos bioeletrônicos - seus criadores os chamam de eBiobots - são os primeiros a combinar materiais macios, músculos vivos e microeletrônica.

"A integração da microeletrônica permite a fusão do mundo biológico e do mundo da eletrônica, ambos com muitas vantagens próprias, para agora produzir esses biorrobôs eletrônicos e máquinas que podem ser úteis para muitas aplicações médicas, de detecção e ambientais no futuro," disse o professor Rashid Bashir, na Universidade de Illinois Urbana-Champaign, nos EUA.

O grupo do professor Bashir foi pioneiro no desenvolvimento dos biobots, pequenos robôs biológicos alimentados por tecido muscular de camundongos cultivados em um esqueleto de polímero macio impresso em 3D. Eles demonstraram os primeiros biobots ambulantes em 2012, deram-lhes controle do movimento biológico em 2014 e desenvolveram biobots ativados por luz em 2016.

A ativação por luz trouxe um certo nível de controle, mas a dificuldade de entregar os pulsos de luz aos biobots fora de um ambiente de laboratório manteve as aplicações práticas limitadas, e a equipe sonha em nada menos do que construir máquinas vivas.

Estrutura do eBiorrobô, que se move "sapateando" suas duas pernas laterais.
[Imagem: Yongdeok Kim et al. - 10.1126/scirobotics.add1053]

Biorrobôs com controle remoto

Os biorrobôs agora deram um salto de qualidade graças a uma colaboração com a equipe do professor John Rogers, um pioneiro da bioeletrônica flexível. Com essa tecnologia, foi possível integrar minúsculos microeletrônicos sem fio e micro-LEDs sem bateria, permitindo pela primeira vez um controle remoto dos eBiobots.

Para dar aos robôs a liberdade de movimento necessária para aplicações práticas, os pesquisadores decidiram eliminar baterias e conexões por fios. Em vez disso, os eBiobots usam uma bobina receptora para colher energia e fornecer uma tensão de saída para alimentar seus micro-LEDs.

Os pesquisadores enviam um sinal sem fio para os robôs, que faz os LEDs piscarem. Essa luz estimula a contração do músculo biológico, que já foi projetado para ser sensível à luz, movendo as pernas de polímero para que as máquinas andem. Os micro-LEDs são tão direcionados que podem ativar porções específicas do músculo, fazendo com que o eBiobot gire na direção desejada.

Bancada de testes dos eBiobots.
[Imagem: Yongdeok Kim et al. - 10.1126/scirobotics.add1053]

Futuras integrações

O projeto permite uma integração futura de microeletrônica adicional, como sensores químicos e biológicos, ou peças impressas em 3D para funções como empurrar ou transportar objetos.

A ideia é que a futura integração de sensores eletrônicos ou neurônios biológicos permita que os eBiobots detectem e respondam a toxinas no ambiente ou a biomarcadores de doenças, entre outras possibilidades.

"Esta combinação incomum de tecnologia e biologia abre vastas oportunidades na criação de sistemas de engenharia de autocura, aprendizado, evolução, comunicação e auto-organização. Sentimos que este é um terreno muito fértil para pesquisas futuras com aplicações potenciais específicas em biomedicina e monitoramento ambiental," disse o professor Rogers.

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