Innowacyjne eBioboty

W 2012 roku w mediach głośno było o maleńkich dwunożnych biobotach, które do poruszania się wykorzystywały rzeczywistą tkankę mięśniową. Ich nowe wersje wyposażono właśnie w diody LED, które umożliwiają zdalne sterowanie.

Oryginalne mikromaszyny opracowane przez naukowców z Uniwersytetu Illinois miały mniej niż centymetr długości. Każda z nich posiadała wydrukowany w 3D miękki hydrożelowy korpus składający się z poziomego wspornika przymocowanego do dwóch pionowych odnóży.

Podczas gdy pierwsze modele zawierały tkankę serca umieszczoną we wspomnianym wsporniku, kolejne iteracje konstrukcji wyposażono w tkankę mięśniową pochodzącą od myszy. Pod wpływem zewnętrznego pulsującego pola elektrycznego tkanka ta wielokrotnie kurczyła się wraz z otaczającym ją wspornikiem, powodując, że nogi na przemian wysuwały się do przodu. To pozwoliło biobotom poruszać się w linii prostej.

Zmianie uległo to w 2016 roku wraz z opracowaniem trzeciego prototypu, w ramach którego dodano pierścień światłoczułej tkanki mięśniowej. Dzięki precyzyjnemu skierowaniu zewnętrznego źródła niebieskiego światła na jedną lub drugą stronę biobota możliwe było spowodowanie skurczu tkanki tylko po jednej z jego stron. W ten sposób można było zmusić robota do skrętu w lewo lub w prawo. Takie podejście było jednak niepraktyczne, ponieważ wymagało od niego poruszania się w miejscach, w których światło mogło go definitywnie dosięgnąć.

Najnowsza wersja zwana eBiobotem ponownie zmienia sytuację, w której znalazł się wynalazek. Zamiast nóg roboty mają dwa siłowniki hydrożelowo-mięśniowe, z których każdy jest wyposażony w mikrodiodę LED. Pomiędzy tymi siłownikami umieszczono moduł elektroniczny zawierający cewkę odbiorczą. W odpowiedzi na przyłożony z zewnątrz sygnał radiowy cewka ta zasila diody LED, powodując ich pulsowanie. To źródło światła z kolei powoduje wielokrotne kurczenie się tkanki mięśniowej, przesuwając określony siłownik do przodu.

Modulując sygnał, można zapalić obie diody LED jednocześnie lub jedną z nich osobno. W ten sposób każdego eBiobota można zmusić do poruszania się do przodu i skręcania w lewo lub w prawo bez konieczności oświetlania go zewnętrznym źródłem światła.

- Integracja mikroelektroniki umożliwia połączenie świata biologicznego i elektronicznego, z których każdy ma wiele zalet mogących finalnie pozwolić na wyprodukowanie ebiobotów, które w przyszłości mogą być przydatne w wielu zastosowaniach medycznych, sensorycznych i środowiskowych - powiedział profesor Rashid Bashir kierujący badaniem wraz z profesorem Johnem A. Rogersem z Uniwersytetu Północno-Zachodniego.

Artykuł na temat badań został niedawno opublikowany w czasopiśmie Science Robotics. eBioboty można zobaczyć w akcji na poniższym filmie.

(rr)