En combinant des matériaux magnétiques avec des champs magnétiques, les chercheurs en robotique continuent de développer des machines qui peuvent être manipulées à distance de toutes sortes de façons utiles, telles que des sauts périlleux à travers le côlon ou ramper dans les vaisseaux sanguins pour administrer des médicaments. Les scientifiques de l’Université de la ville de Hong Kong ont mis au point un nouveau type de revêtement par pulvérisation qui, selon eux, peut donner aux objets ordinaires ce type de capacités, avec un potentiel particulier dans les applications biomédicales.
La recherche se concentre sur l’expansion de l’utilisation de robots à l’échelle des insectes mesurés en millimètres, dont la petite taille se prête à des applications dans le corps humain. En 2018, nous avons examiné un exemple intéressant de ces types de «millirobot», où les scientifiques ont intégré des microparticules magnétiques dans un corps de robot en silicone caoutchouteux, qui pourrait ensuite être amené à marcher, ramper, sauter et rouler via l’application d’un champ magnétique externe. .
Plutôt que de construire un millirobot magnétique à partir de zéro, les auteurs de la nouvelle étude ont entrepris de développer un outil qui pourrait être utilisé pour construire des millirobots magnétiques à partir d’objets réguliers. Cet outil se présente sous la forme d’un revêtement magnétique appelé M-spray, composé d’alcool polyvinylique, de gluten et de particules de fer, et peut adhérer aux surfaces lisses et texturées de toutes sortes de matériaux.
«Notre idée est qu’en mettant cette« couche magnétique », nous pouvons transformer n’importe quel objet en robot et contrôler sa locomotion», explique le Dr Shen Yajing, qui a dirigé l’équipe de recherche. «Le M-spray que nous avons développé peut coller sur l’objet ciblé et« activer »l’objet lorsqu’il est entraîné par un champ magnétique.»
Le film formé par le M-spray a moins d’un quart de millimètre d’épaisseur, ce qui, selon l’équipe, est essentiel pour maintenir la forme et la taille de l’objet d’origine. L’équipe a démontré l’approche en utilisant des fils de coton, des films minces et des tuyaux en plastique comme objets de départ, qui sont devenus de minuscules robots mous capables de marcher, de ramper et de rouler à l’aide d’un champ magnétique. Mais il est intéressant de noter que le mode de locomotion n’est pas figé une fois le revêtement appliqué.
Le mode de locomotion peut en fait être reprogrammé à la demande en mouillant le revêtement solidifié, le transformant en une substance semblable à de la colle. Ensuite, en appliquant un champ magnétique puissant, les particules magnétiques à l’intérieur du revêtement peuvent être redistribuées et réalignées, modifiant la façon dont le robot réagit au champ magnétique.
L’équipe a démontré cela en faisant passer le même millirobot d’un mouvement semblable à une chenille à un mouvement semblable à un accordéon plus lent, comme un moyen de se faufiler dans un espace étroit. Dans une autre expérience, les chercheurs ont enduit un cathéter dans le M-spray et ont reprogrammé son mode de locomotion à la volée pour lui permettre d’effectuer à la fois des virages lisses et brusques, ce qui pourrait aider à éviter les blessures lorsque ces dispositifs médicaux sont insérés dans le corps humain.
Des expériences in vivo ont suivi, impliquant des capsules enrobées de M-spray et des lapins anesthésiés. Les lapins ont reçu les capsules et l’équipe les a suivis alors qu’ils se déplaçaient dans l’estomac avec une imagerie radiologique, avant de dissoudre le revêtement lorsque les capsules ont atteint un emplacement ciblé. Ceci est rendu possible par la composition du M-spray qui lui permet de se désintégrer en poudre sous un champ magnétique ou dans des environnements acides.
«Toutes les matières premières du M-spray, à savoir le PVA, le gluten et les particules de fer, sont biocompatibles», explique Shen. «Le revêtement désintégré pourrait être absorbé ou excrété par le corps humain.»
Au-delà des applications biomédicales, l’équipe voit une gamme d’utilisations potentielles pour la technologie.
“Nous espérons que cette stratégie de construction pourra contribuer au développement et à l’application de millirobots dans différents domaines, tels que le transport actif, les capteurs et appareils mobiles, en particulier pour les tâches dans un espace limité”, a déclaré le Dr Shen.
La recherche a été publiée dans la revue Science Robotics, tandis que vous pouvez voir une démonstration des robots dans la vidéo ci-dessous.
Un nouveau spray magnétique transforme les objets en millirobots pour les applications biomédicales
