Conheça os Aquabots, robôs feitos quase inteiramente de água

Redação do Site Inovação Tecnológica - 21/12/2022

São robôs feitos quase inteiramente de água, para navegar em ambientes "molhados", como no corpo humano.
[Imagem: Shipei Zhu et al. - 10.1021/acsnano.2c00619]

Robôs de água

Uma equipe da Universidade de Hong Kong (HKU) e do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley (EUA) inventou um sistema robótico totalmente baseado em água que resolve as principais restrições dos robôs biologicamente inspirados projetados para os ambientes aquáticos.

Atualmente, os robôs macios bioinspirados são baseados em materiais elastoméricos, como a sílica gel, o que requer a introdução de componentes volumosos e extensas etapas de processamento. Eles têm grandes limitações no quanto podem se deformar, em comparação com os organismos biológicas naturais nos quais foram inspirados.

Os novos robôs são quase totalmente feitos de água - por isso batizados de aquabots - e superam a maior parte dessas limitações.

São essencialmente estruturas vasculares em microescala, fabricadas com tecnologia de impressão 3D totalmente líquida. O truque para criar estruturas estáveis está na criação de uma interface em um sistema bifásico aquoso, que separa dois polímeros diferentes, mas ambos à base de água.

Embora as formas desejadas possam ser produzidas usando impressão 3D, os blocos de construção multicompartimentais dos aquabots, onde eles levam suas cargas, têm escala micrométrica, o que está além da resolução das impressoras atuais. Por isso, eles são construídos por automontagem, através da separação de fases aquosas, onde uma única mistura homogênea produz duas fases líquidas. Essa técnica tem a vantagem de gerar blocos básicos de construção que superam o obstáculo da deformabilidade.

"Nossa ideia era montar os materiais de forma que a interface e a estrutura capturassem a forma dos líquidos. As formas são ditadas por forças externas, como forças magnéticas, que geram formas arbitrárias, ou são feitas através do uso de impressão 3D líquida," explicou o professor Ho Shum.

Aquabot erguendo-se para alcançar e penetrar em uma pipeta.
[Imagem: Shipei Zhu et al. - 10.1021/acsnano.2c00619]

Robôs biocompatíveis para aplicações biomédicas

Os aquabots são assim formatados por membranas, e membranas podem ser facilmente funcionalizadas, o que é fundamental para várias aplicações médicas e farmacêuticas.

"O exterior das membranas compartimentadas é facilmente funcionalizado, por exemplo, por enzimas de ligação, nanopartículas catalíticas e nanopartículas magnéticas, que conferem sensibilidade magnética," disse o professor Thomas Russell.

Para demonstrar essas possibilidades, a equipe construiu aquabots funcionalizados com a enzima glicose oxidase, que se mostrou capaz de conduzir reações em cascata.

Com movimentos suaves e contínuos, os aquabots também podem mudar de forma, ajustar seu próprio formato para passar por passagens estreitas ou mesmo para agarrar objetos.

Os pesquisadores estão otimistas de que os aquabots, que demonstraram ser biocompatíveis, multicompartimentais e multifuncionais, possam abrir caminho para o avanço de extensas aplicações biomédicas do mundo real, incluindo micromanipulação médica, entrega de carga direcionada, engenharia de tecidos e biomimética.

"Os robôs são totalmente aquosos, com água dentro e fora deles. Eles são facilmente funcionalizados para serem biocompatíveis, por isso não é difícil imaginar suas vastas bioaplicações, ou seja, dentro do corpo, onde tais construções poderiam ser úteis," disse o professor Russel.

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