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Io Uomo tu Robot
Un microrobot per esplorare il corpo umano

Microrobot che “imparano” dalla biologia

La Micro-BioRobotica è  un’area di ricerca  innovativa e in costante evoluzione che attraverso un approccio multidisciplinare si colloca in un ambito di confluenza tra lo sviluppo delle conoscenze in ambito biologico  e il perfezionamento di nuove tecnologie robotiche e di innovativi materiali per sistemi robotici ispirati alla ‘natura’.

Ricerche che fanno emergere  nuovi scenari di relazioni tra robotica e sistemi biologici con l’obiettivo di poter realizzare robot miniaturizzati, dal design bioispirato,   che troveranno utilizzo  anche nell’ambito della diagnostica robotizzata. Innovative soluzioni ingegneristiche e tecnologiche  in grado di costruire micro-macchine per navigare all’interno del corpo umano in modo minimamente invasivo con finalità biomediche.

Microrobot che traggono ispirazione da microorganismi ( come batteri e amebe) in grado di muoversi in modo autonomo, soprattutto dal punto di vista energetico, capaci di raggiungere distretti anatomici non sempre facilmente accessibili senza veri interventi chirurgici.

In modo controllato  saranno in grado di eseguire procedure diagnostiche e rilasciare, nel punto dove è richiesto, gli  agenti terapeutici migliorando in tal modo l’efficacia del trattamento e riducendo gli effetti indesiderati.

Per realizzare questo servono tecnologie di supporto avanzate come i materiali “intelligenti” dotati di inedite funzionalità come le nano-particelle o i film ultrasottili di polimeri da utilizzare per realizzare nuove tipologie di (bio)sensori e soprattutto per attuatori soft in grado di favorire efficienti meccanismi di locomozione dei 'robot soffici'.

Per la compatibilità con i tessuti biologici   il processo di miniaturizzazione richiede  a questi innovativi micro robot  caratteristiche di 'morbidezza' per meglio adattarsi in sistemi complessi come il corpo umano.

Antonio De Simone professore alla SISSA (Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati) di Trieste e direttore di SISSA Math-Lab,  in occasione di Trieste Next- 2017- Salone europeo della ricerca scientifica, ha spiegato  che: 

La biologia dopotutto è un insieme di macchine: pensiamo al sistema immunitario, che per far arrivare i leucociti dove sono richiesti si sposta, proprio come una macchina, dal punto A al punto B”. E “Ognuno di noi, se ci pensiamo, è nato da un evento di motilità: uno spermatozoo che nuota è una macchina biologica, che trasferisce il materiale genetico da un punto a un altro e viene spinto da un motore, il flagello”. 

Il micro robot flessibile del Max Planck Institute di Stoccarda

Si tratta di un microrobot  creato nei laboratori dell'Istituto Max Planck for Intelligent Systems  di Stoccarda ed è il risultato della ricerca condotta dal Team del professor Metin Sitti direttore del dipartimento di intelligenza fisica. La sede a Stoccarda ospita le principali competenze nei settori della micro e nano-robotica, delle tattilità, dell'interazione uomo-macchina, dei sistemi bio-ibridi e della robotica medica.

Un millirobot morbido simile alla larva di un coleottero dalle dimensioni di  circa 4 mm realizzato con un materiale “soffice”(polimero elastico morbido)  che può ricordare a prima vista una semplice striscia di gomma nera.

Tramite le deformazioni del corpo può eseguire una  locomozione multimodale attraverso diversi movimenti come  saltare, nuotare, camminare e arrampicarsi anche su pareti curve e sconnesse e dove il concetto di robotica bioispirata ha giocato un ruolo essenziale.

"Abbiamo osservato il meccanismo fisico di locomozione di bruchi e meduse dal corpo morbido e ci siamo ispirati. Il risultato è che il nostro millirobot è un mix di animali dal corpo molle su piccola scala, come una larva di coleottero, un bruco, uno spermatozoo e una medusa ", afferma il Prof. Metin Sitti. 

I risultati della ricerca saranno pubblicati nell'edizione di febbraio della prestigiosa rivista scientifica Nature.Il documento scientifico online è già stato pubblicato nella giornata di mercoledì 24 gennaio.

E’ dotato di importanti proprietà elettromagnetiche che sono in relazione alla sua natura di polimero integrato con particelle magnetiche che gli consentono   di essere controllato e guidato da remoto per muoversi anche in ambienti complessi come all’interno del corpo umano sotto l’azione di un campo magnetico esterno. In tal modo il robot elastico potrà assumere la forma più funzionale attraverso una  molteplicità di movimenti diversi. A tal proposito Sitti  sostiene che questo “robot minimalista” può raggiungere “tutti i tipi di possibilità di movimento per navigare in ambienti complessi“.

Un’altra caratteristica interessante è che può trasportare piccolissimi oggetti  e spostarli da un punto all’altro. Una proprietà che  potrà essere un giorno utilizzata per  rilasciare farmaci nel corpo o per applicazioni mediche con basso livello di invasività all’interno del corpo umano.

Il progetto del team di Metin Sitti è al momento  ancora a livello sperimentale e il robot è ancora un prototipo in via di sviluppo non ancora testato sull'uomo.

Debbono essere risolti i problemi legati alla sua eventuale   tossicità essendo il materiale   non  del tutto biodegradabile e, pertanto, in grado di dissolversi  dopo aver svolto la sua funzione. Le sue dimensioni fanno in modo che il milli-robot sia capace di muoversi attraverso lo stomaco o il sistema urinario e una volta risolti i problemi di biotossicità  l’obiettivo potrebbe essere quello di miniaturizzarlo ulteriormente, nell’ordine dei micrometri, per permettergli di poter “navigare” anche in distretti difficili come all’interno del sistema vascolare. Le finalità di utilizzo pensate dai ricercatori  sono molteplici, soprattutto per la salute umana,  e vanno dalle applicazioni biomediche alla microchirurgia. 

 

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    robotbiologia

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