La investigación en el ámbito de la robótica ha dado un paso significativo hacia adelante con el desarrollo de robots modulares a escala microscópica. Estos dispositivos, también conocidos como coloides activos, prometen revolucionar aplicaciones en medicina, como la entrega dirigida de fármacos, así como en la fabricación autónoma a microescala. Sin embargo, la creación de cientos de robots idénticos del tamaño de un glóbulo rojo presenta diversos desafíos técnicos.
Taryn Imamura, candidata a doctora en el Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad Carnegie Mellon, ha desarrollado un método innovador que permite a los investigadores controlar tanto el tamaño como la estructura de estos coloides activos, logrando producir más de 100 veces la cantidad que se obtenía con métodos de fabricación previos. Este avance se ha conseguido mediante el uso de plantillas físicas que filtran el tamaño de los componentes robóticos y permiten crear ensamblajes complejos con un control preciso sobre el diseño y la disposición de los módulos.
Innovaciones en la fabricación de microrobots
Imamura comenta: «Al aprovechar las propiedades de los materiales de las plantillas, hemos abordado los desafíos de fabricación para producir estas estructuras en masa y estudiar cómo se comportan estos robots a nivel poblacional». Este enfoque no solo incrementa la producción, sino que también permite el ensamblaje de microestructuras más complejas, como microbots para la entrega específica de medicamentos y micro rotores para mezclas microfluídicas.
Los coloides activos desarrollados por el equipo de Imamura están interconectados mediante estructuras nanométricas de ADN, una innovación que les otorga flexibilidad, agilidad y capacidad de respuesta a señales ambientales. Utilizando biopolímeros como el ADN, los investigadores pueden incorporar sensores que ya están disponibles en la literatura de nanotecología, creando así un laboratorio micro-móvil.
Imamura explica que «hemos demostrado que el ADN en nuestros microrobots les permite realizar acciones específicas, como el desensamblaje controlado, cuando se expone a diferentes estímulos». En un posible escenario, un microrobots podría transportar un medicamento a una parte específica del cuerpo y, al llegar a su destino, recibir una señal para desensamblarse, asegurando que el fármaco permanezca en el lugar deseado.
A menudo, la nanotecología del ADN se estudia utilizando equipos costosos. Sin embargo, en este caso, al estar el ADN unido a partículas de tamaño micrométrico, los investigadores pueden observar fenómenos a escala nanométrica en tiempo real simplemente al monitorear los cambios en el movimiento del coloide activo bajo un microscopio. «Más allá de crear poblaciones de coloides activos que son de la misma forma, tamaño y que están enlazados de manera flexible, hemos reducido la barrera de entrada para esta investigación», añade Imamura.
La accesibilidad de esta tecnología puede fomentar la participación de investigadores de diversos orígenes en la resolución de problemas complejos, lo que, según Imamura, podría impulsar aún más el campo. Este enfoque no solo promueve avances científicos, sino que también democratiza el acceso a la investigación avanzada, un aspecto esencial en un mundo donde la ciencia y la tecnología son fundamentales para el progreso social.
Más información: Taryn Imamura et al, Complex Assemblies of Colloidal Microparticles with Compliant DNA Linkers and Magnetic Actuation, Advanced Materials Technologies (2024). DOI: 10.1002/admt.202401584
