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ROBÓTICA. Microrobots de metal y plástico pueden revolucionar el campo de la medicina

 

Gráfica computarizada de un microvehículo con ruedas de hierro (dorado) y chasis de polímero (rojo). El vehículo mide solo 0,25 milímetros de largo. Fuente: Alcântara et al. Nature Communications 2020

Los investigadores de ETH Zurich han desarrollado una técnica para fabricar máquinas de un micrómetro de longitud entrelazando múltiples materiales de una manera compleja. Estos microrobots revolucionarán algún día el campo de la medicina.

Robots tan pequeños que pueden maniobrar a través de nuestros  y administrar medicamentos a ciertos puntos del cuerpo. Los investigadores han estado persiguiendo este objetivo durante años. 

Ahora, los científicos de ETH Zurich han logrado por primera vez construir tales "micromáquinas" de metal y plástico, en las que estos dos materiales están entrelazados tan estrechamente como eslabones de una cadena. Esto es posible gracias a una nueva técnica de fabricación que han ideado.

Los metales y los polímeros tienen propiedades diferentes, y ambos materiales ofrecen ciertas ventajas en la construcción de micromáquinas. Como regla general, las micromáquinas se alimentan desde el exterior del cuerpo mediante campos magnéticos, lo que significa que deben tener instaladas piezas metálicas magnéticas. Los polímeros, por el contrario, tienen la ventaja de que pueden usarse para construir componentes blandos y flexibles, así como partes que se disuelven dentro del cuerpo. Si la medicación está incrustada en este tipo de polímero soluble, es posible suministrar selectivamente sustancias activas a ciertos puntos del cuerpo.

Robots minúsculos de metal y plástico
Imagen microscópica del microvehículo de dos componentes que se muestra arriba. Fuente: Alcântara et al. Nature Communications 2020

Método de producción de alta tecnología

La base del nuevo método de fabricación es la experiencia del profesor de ETH Salvador Pané. Durante años, ha estado trabajando con una técnica de impresión 3-D de alta precisión que produce objetos complejos a nivel micrométrico, una técnica conocida como litografía 3-D. Los científicos de ETH aplicaron este método para producir una especie de molde o plantilla para sus micromáquinas. Estas plantillas tienen ranuras estrechas que sirven como "negativo" y se pueden rellenar con los materiales elegidos.

Utilizando la deposición electroquímica, los científicos llenan algunas de las ranuras con metal y otras con polímeros antes de finalmente disolver la plantilla con solventes. Esa fue la clave para desarrollar este método.



Vehículo con diminutas ruedas magnéticas

Como prueba de principio para fabricar micromáquinas mediante materiales entrelazados, los científicos de ETH crearon varios vehículos minúsculos con chasis de plástico y ruedas metálicas magnéticas accionadas por medio de un  giratorio . Algunos de los vehículos se pueden propulsar a través de una superficie de vidrio, mientras que otros, dependiendo del polímero utilizado, pueden flotar en líquido o en una superficie líquida.

Robots minúsculos de metal y plástico
Imágenes microscópicas de otros ejemplos de micromáquinas de dos componentes. Fuente: Alcântara et al. Nature Communications 2020

Los científicos ahora planean refinar sus micromáquinas de dos componentes y experimentar con otros materiales. Además, intentarán crear  y máquinas más  , incluidas algunas que puedan plegarse y desplegarse por sí mismas. Además de servir como "transbordadores" que distribuyen sustancias activas, las futuras aplicaciones de las micromáquinas incluyen el tratamiento de aneurismas (protuberancias en los vasos sanguíneos) o la realización de otros procedimientos quirúrgicos. Otro objetivo de la investigación es fabricar stents (soportes de vasos en forma de tubo) que se despliegan y puedan colocarse en un lugar específico del cuerpo mediante campos magnéticos.

Fuente: C. C. J. Alcântara et al. Mechanically interlocked 3D multi-material micromachines, Nature Communications (2020). DOI: 10.1038/s41467-020-19725-6


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