Os interiores do corpo humano são na maioria maleáveis (sim, este é um termo técnico), e nossos internos moles nem sempre lidam com a colocação de objetos rígidos neles. Cantos afiados podem danificar órgãos e vasos sanguíneos, e o sistema de defesa do corpo pode envolver o objeto alienígena com tecido cicatricial e impedir que ele cumpra a função que lhe foi atribuída. Os pesquisadores estão trabalhando na fabricação de
robôs macios que o corpo aceitará com mais facilidade, o que permitirá que as máquinas interajam estreitamente com o tecido sem comprometer a segurança.
Os três robôs experimentais apresentados são projetados para diferentes propósitos - dois deles são implantes e o terceiro é uma ferramenta potencial para o cirurgião. Mas todos eles nos mostram um tipo mais delicado de robô, que apareceu graças a novos materiais e atuadores flexíveis.
Abraço coração
Nos seios de 41 milhões de pessoas em todo o mundo, corações fracassados estão gradualmente perdendo eficácia, completando a tarefa vital de bombear sangue. Alguns pacientes com insuficiência cardíaca estão na lista de espera para transplante, enquanto outros têm bombas de metal, dispositivos de assistência ventricular (
DAV ). Mas a presença de DAV aumenta o risco de coágulos sanguíneos que aparecem quando o fluido flui ao longo de superfícies metálicas ou plásticas.
Em busca de uma bomba melhor, uma equipe internacional de pesquisadores produziu uma
capa de silicone que abraça o coração do lado de fora, protege a corrente sanguínea do contato com um robô que comprime ritmicamente o coração. O design da manga foi inspirado na estrutura muscular do coração. Sua camada interna é comprimida usando anéis concêntricos, e a camada externa é como uma espiral. Em um estágio inicial de desenvolvimento, o dispositivo usa 14 atuadores pneumáticos (6 em uma camada concêntrica, 8 em espiral), que operam separadamente da bomba de ar - isso permite que os experimentadores verifiquem vários modos de compressão. Em um experimento com porcos vivos, os pesquisadores mostraram que o dispositivo pode reconhecer e combinar o ritmo natural do coração, estabelecendo um ritmo uniforme que corrige contrações não confiáveis.
Robôs macios são potencialmente não apenas capazes de apoiar um corpo falido, de acordo com a coautora
Helen Roche , pós-doc da Universidade Nacional da Irlanda. Em setembro, ela se transferirá para o MIT e começará a trabalhar como professora sênior em engenharia mecânica. "Ao copiar as propriedades naturais do órgão, é melhor você ajudá-lo - e talvez possa tentar reabilitá-lo ou ajudá-lo a restaurar as funções", diz ela. "Se você simplesmente assumir todas as funções, ele não se sentirá melhor."
Dosagem de medicamentos
Ao pensar nos cronômetros suíços, é improvável que adjetivos como "macio" e "maleável" sejam lembrados primeiro, então os pesquisadores da Universidade de Columbia são os cinco primeiros por sua abordagem criativa. Tendo reproduzido o mecanismo do relógio maltês em hidrogel macio, eles criaram um
robô biocompatível que pode contar tempo e liberar doses do medicamento dentro do corpo.
Samuel Sia , professor de engenharia biomédica da Universidade de Columbia, criou um biobot baseado em um relógio com um simples equipamento de hidrogel no qual as nanopartículas de ferro são incorporadas. Isso permite que os pesquisadores o rodem com um ímã externo. Cada clique subsequente abre uma câmara oca capaz de liberar uma dose de fluido. Sia sugere que, no tratamento do câncer, esses implantes possam fornecer a administração local de medicamentos quimioterápicos para livrar o resto do corpo dos efeitos tóxicos do medicamento. Tendo testado o dispositivo em camundongos com câncer ósseo, ele descobriu que os medicamentos administrados pelo biobot matavam mais células tumorais e poupavam mais células do resto do corpo do que os sistemas de quimioterapia típicos. Além disso, devido à presença de um painel de controle externo, as doses podem ser determinadas a pedido do médico.
A parte mais difícil foi conseguir o material perfeito, diz Sia, não muito macio, nem muito duro. "Não quero perder as propriedades agradáveis do hidrogel, mas se o material for comprimido como uma água-viva, você não criará robôs com isso", diz ele. "Deve ser forte o suficiente para funcionar como uma pequena máquina implantável."
Agarrando suavemente
Os cirurgiões modernos usam muitas ferramentas diferentes para trabalhar com seus órgãos internos. Por exemplo, uma ferramenta pode ser usada para afastar a camada de gordura, outra - para cortar um tumor no rim. Os cirurgiões tentam escrupulosamente evitar danos desnecessários à carne delicada, e pode ser mais fácil conseguir isso usando as ferramentas macias da Xuanhe Zhao.
Zhao, professor associado do MIT, é especialista em vários tipos de mecanismos e desenvolveu
vários dispositivos robóticos de hidrogel, cada um dos quais sendo cubos ocos entrelaçados. Para ativar o dispositivo, a seringa derrama água no robô de diferentes maneiras, para que o robô se endireite ou torça, resultando em movimentos rápidos e fortes. Um desses robôs, semelhante a uma mão de cinco dedos, demonstrou sua arte capturando um peixe dourado flutuante e depois liberando-o sem prejudicá-lo. A equipe de Zhao está trabalhando com pesquisadores médicos para criar "mãos" de hidrogel que podem conter órgãos durante a cirurgia robótica.
Outra aplicação dessa tecnologia pode ser um robô girando em torno do intestino e comprimindo-o ritmicamente, imitando os movimentos ondulatórios do peristaltismo, promovendo alimentos ao longo do trato digestivo. Parece que os robôs macios de amanhã podem pegar qualquer coisa dentro do corpo.