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– Investigadores de ETH Zurich han desarrollado una técnica para fabricar máquinas de micrómetros de longitud, interconectando varios materiales de una manera compleja. Estos micro robots algún día revolucionarán el campo médico.
Cortesía de ETH: Micromáquinas robóticas tan pequeños que pueden maniobrar a través de nuestros vasos sanguíneos y administrar medicamentos a ciertas partes del cuerpo; los investigadores han estado persiguiendo este objetivo durante años. Ahora, los científicos de ETH Zurich han logrado por primera vez construir estas “micromáquinas”, robots de metal y plástico, en los que estos dos materiales están interconectados como eslabones de una cadena. Esto es posible gracias a una nueva técnica de fabricación que han desarrollado.
“Los metales y los polímeros tienen propiedades diferentes y ambos materiales ofrecen ciertas ventajas en la construcción de micro-máquinas. Nuestro objetivo era aprovechar todas estas propiedades simultáneamente, combinando las dos ”, explica Carlos Alcântara, ex alumno de doctorado del grupo Salvador Pané del Instituto de Robótica y Sistemas Inteligentes y uno de los principales autores del artículo.
Como regla general, las Micromáquinas robóticas 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 suaves y flexibles, así como partes que se disuelven dentro del cuerpo. Si el fármaco está incrustado en este tipo de polímero soluble, es posible administrar de forma selectiva sustancias activas a determinados puntos del cuerpo.
Método de producción de alta tecnología
La base del nuevo método de fabricación es la experiencia del profesor de ETH Salvador Pané. Durante años, trabajó con una técnica de impresión 3D de alta precisión que produce objetos complejos a nivel micrométrico, una técnica conocida como litografía 3D. Los científicos de ETH aplicaron este método para producir una especie de molde o plantilla para sus micro-máquinas. Estos modelos tienen ranuras estrechas que actúan como “negativo” y se pueden rellenar con los materiales elegidos.
Mediante la deposición electroquímica, los científicos llenan algunas de las ranuras con metal y otras con polímeros antes de disolver el molde con solventes. “Nuestro grupo interdisciplinario está formado por ingenieros eléctricos, ingenieros mecánicos, químicos y científicos de materiales que trabajan juntos. Esa fue la clave para el desarrollo de este método ”, dice Fabian Landers, estudiante de doctorado en el grupo Pané. Es el otro autor principal del artículo, que fue publicado en la revista Nature Communications.
Vehículo con diminutas ruedas magnéticas
Como prueba de principio para fabricar micromáquinas robóticas, utilizando materiales interconectados, los científicos de ETH crearon varios vehículos diminutos con chasis de plástico y ruedas metálicas magnéticas impulsadas por un campo magnético giratorio. Algunos de los vehículos pueden propulsarse sobre una superficie de vidrio, mientras que otros, según el polímero utilizado, pueden flotar sobre un líquido o sobre una superficie líquida.
Los científicos ahora planean refinar sus micromáquinas robóticas de dos componentes y experimentar con otros materiales. Además, intentarán crear formas y máquinas más complejas, incluidas algunas que se puedan plegar y desplegar.
Además de servir como «balsas» que entregan sustancias activas, las aplicaciones futuras 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 realizar stents (soporte de vasos en forma de tubo) que se despliegan y se puedan colocar en una ubicación específica del cuerpo a través de campos magnéticos.
Referencia: Alcântara CCJ, Landers FC, Kim S, De Marco C, Ahmed D, Nelson BJ, Pané S: Micromáquinas 3D multimateriales con enclavamiento mecánico, Nature Communications, 24 de noviembre de 2020, doi: 10.1038 / s41467-020-19725-6
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