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– Pesquisadores da ETH Zurich desenvolveram uma técnica para fabricar máquinas de micrômetros de comprimento, interligando vários materiais de uma forma complexa. Esses micro robôs irão um dia revolucionar o campo da medicina.
Courtesy ETH: Micro-máquinas Robôs tão pequenos que podem manobrar através de nossos vasos sanguíneos e entregar medicamentos a certos pontos do corpo – os pesquisadores têm perseguido esse objetivo há anos. Agora, os cientistas da ETH Zurich conseguiram pela primeira vez construir essas “micromáquinas”, robôs de metal e plástico, nas quais esses dois materiais são interligados como elos de uma corrente. Isso é possível graças a uma nova técnica de fabricação que eles desenvolveram.
“Metais e polímeros têm propriedades diferentes e ambos os materiais oferecem certas vantagens na construção de micro-máquinas. Nosso objetivo era aproveitar todas essas propriedades simultaneamente, combinando as duas ”, explica Carlos Alcântara, ex-aluno de doutorado do grupo de Salvador Pané no Instituto de Robótica e Sistemas Inteligentes e um dos principais autores do artigo.
Como regra, as micromáquinas robôs são alimentadas de fora do corpo usando campos magnéticos, o que significa que devem ter peças de metal magnéticas instaladas. Os polímeros, em contraste, têm a vantagem de poderem ser usados para construir componentes macios e flexíveis, bem como partes que se dissolvem dentro do corpo. Se o medicamento estiver embutido nesse tipo de polímero solúvel, é possível fornecer seletivamente substâncias ativas a determinados pontos do corpo.
Método de produção de alta tecnologia
A base do novo método de fabricação é a expertise do Professor da ETH Salvador Pané. Durante anos, ele trabalhou com uma técnica de impressão 3D de alta precisão que produz objetos complexos no nível de micrômetro, uma técnica conhecida como litografia 3D. Os cientistas da ETH aplicaram esse método para produzir uma espécie de molde ou gabarito para suas micro-máquinas. Esses modelos têm ranhuras estreitas que funcionam como um “negativo” e podem ser preenchidos com os materiais escolhidos.
Usando deposição eletroquímica, os cientistas preenchem algumas das ranhuras com metal e outras com polímeros antes de dissolver o molde com solventes. “Nosso grupo interdisciplinar consiste de engenheiros elétricos, engenheiros mecânicos, químicos e cientistas de materiais que trabalham todos juntos. Essa foi a chave para o desenvolvimento deste método ”, diz Fabian Landers, um estudante de doutorado do grupo de Pané. Ele é o outro autor principal do artigo, que foi publicado na revista Nature Communications.
Veículo com minúsculas rodas magnéticas
Como uma prova de princípio para fazer micro-máquinas robôs, por materiais interligados, os cientistas da ETH criaram vários veículos minúsculos com chassis de plástico e rodas de metal magnéticas movidas por meio de um campo magnético giratório. Alguns dos veículos podem ser impulsionados sobre uma superfície de vidro, enquanto outros – dependendo do polímero usado – podem flutuar em um líquido ou em uma superfície líquida.
Os cientistas agora planejam refinar suas micro-máquinas robôs de dois componentes e fazer experiências com outros materiais. Além disso, eles tentarão criar formas e máquinas mais complexas, incluindo algumas que podem se dobrar e se desdobrar.
Além de servir como “balsas” que distribuem substâncias ativas, as aplicações futuras das micro-máquinas incluem o tratamento de aneurismas (protuberâncias nos vasos sanguíneos) ou a realização de outros procedimentos cirúrgicos.
Outro objetivo da pesquisa é fazer stents (suportes de vasos em forma de tubo) que se desdobrem e possam ser posicionados em um local específico do corpo por meio de campos magnéticos.
Reference: Alcântara CCJ, Landers FC, Kim S, De Marco C, Ahmed D, Nelson BJ, Pané S: Mechanically Interlocked 3D Multi-Material Micromachines, Nature Communications, November 24 2020, doi: 10.1038/s41467-020-19725-6
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