Les micro-robots imprimés en 3D sont prometteurs pour l'administration de médicaments

Les chercheurs de Georgia Tech ont montré que des robots de la taille d'une particule de poussière sont capables d'un contrôle bidirectionnel précis. En exploitant la puissance d'un champ magnétique généré par une seule bobine électromagnétique, les micro-robots mobiles sont les plus petits de leur type.

"Il existe des microrobots nageurs qui se déplacent dans un fluide de taille similaire, mais ce sont les plus petits robots "marcheurs" qui se déplacent sur une surface solide", a déclaré Azadeh Ansari, professeure adjointe en début de carrière de la famille Sutterfield à la Georgia Tech School of Electrical and Computer Engineering. .

L'étude de Georgia Tech a récemment été publiée dans le Journal of Micro-Bio Robotics. Actuellement, la plupart des systèmes de micro-bots actionnés magnétiquement reposent sur l'ajout de plusieurs électroaimants pour permettre un contrôle total, ce qui entraîne une consommation d'énergie plus élevée et des configurations moins flexibles. Selon Ansari, être en mesure de démontrer qu'une configuration à une seule bobine suffit pour un contrôle de mouvement bidirectionnel précis est un obstacle important à franchir. Les micro-robots étant désormais beaucoup plus faciles à utiliser, l'équipe a pu démontrer ses capacités de micromanipulation.

"Avec ce que nous avons montré, nous pouvons déjà penser à appliquer les micro-robots dans un environnement de laboratoire", a déclaré Ansari. "Vous pourriez avoir des centaines de robots sur le même substrat travaillant comme des fourmis dans une colonie."

Au printemps 2019, l'équipe d'Ansari a présenté des "robots à micro-poils" plus grands (deux millimètres de long) qui pouvaient se déplacer en exploitant les vibrations. Les vibrations ne sont plus nécessaires pour déplacer les micro-bots en raison de leur conception « à bascule » mise à jour – d'où les micro-bots à bascule. La nouvelle conception permet aux robots de se déplacer en effectuant un mouvement de glissement avec un champ magnétique hors du plan.

Le mouvement stick-slip fait essentiellement référence aux deux états du robot; l'un lorsque le robot est dans une position épinglée / stationnaire sur la surface et l'autre lorsque le robot "glisse" légèrement dans une direction et réalise un mouvement net, selon Ph.D. étudiant Tony Wang. Lorsque le champ magnétique est activé, le robot va essentiellement monter puis tomber. Ce mouvement génère suffisamment d'énergie cinétique pour permettre au robot de se déplacer.

Tout aussi important que la conception de la bascule, le document démontre la nouvelle utilisation d'un décalage de forme d'onde pour biaiser la direction de la trajectoire du robot. Le signe du décalage du champ magnétique (positif ou négatif), ainsi que l'angle du rocker avec la surface, est ce qui détermine la direction que les micro-bots vont parcourir. Combinés, la conception du rocker et le décalage magnétique rendent les micro-robots capables de mouvements bien contrôlés et surtout sélectionnables. L'accélération et la décélération des robots à micro-bascule peuvent en outre être contrôlées en modifiant la fréquence du champ magnétique.

Les micro-robots de 100 micromètres de long ont été imprimés en 3D sur un substrat de verre par lithographie à deux photons, puis déposés avec un film mince de nickel, qui agit comme un aimant semi-dur en réponse aux champs magnétiques externes. Pour de nombreuses applications de laboratoire, les robots peuvent être directement imprimés sur le substrat qui ira sous le microscope, mais ils peuvent également être imprimés et transportés avec une micropipette.

"Il existe de nombreux domaines dans lesquels les micro-robots peuvent être appliqués dans le processus 2D actuel, sous le microscope, que nous avons établi jusqu'à présent", a déclaré Ansari. "Mais il y a aussi un avenir où ils peuvent être injectés dans des organismes vivants pour délivrer des médicaments ou réparer des blessures."

Pour plus d'informations, contactez Georgia Parmelee, Georgia Institute of Technology à Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer Javascript pour le voir.; 404-281-7818.