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Io Uomo tu Robot
Piccoli robot magnetizzati per applicazioni biotecnologiche

Nell’ambito della biotecnologica i ricercatori che si occupano di manipolare e trasportare minuscole gocce di fluido si avvalgono di macchine ingombranti che potrebbero un giorno essere sostituite con robot miniaturizzati per accelerare ed automatizzare le tecnologie diagnostiche mediche e altre applicazioni come lo sviluppo di farmaci e le operazioni di sintesi chimica.

Un team di ricerca dell'Università della California, Los Angeles (UCLA), dipartimento di bioingegneria, sta lavorando in questa direzione ed ha sviluppato una piattaforma microfluidica composta da una flotta di minuscoli robot a forma di disco che funzionano come "robot di magazzino" progettati per lavorare insieme e trattare piccole gocce di sangue o altri liquidi.

 "Siamo stati ispirati dall'impatto trasformativo dei sistemi di robot mobili collegati in rete sulle industrie manifatturiere, di stoccaggio e di distribuzione, come quelle utilizzate per ordinare e trasportare in modo efficiente i pacchetti nei magazzini Amazon", ha affermato Sam Emaminejad, autore senior dello studio. 

Quindi, abbiamo deciso di implementare lo stesso livello di automazione e mobilità in un ambiente microfluidico. Ma il nostro "pavimento della fabbrica" ​​è molto più piccolo, circa le dimensioni del tuo palmo e i nostri prodotti, le goccioline fluide, sono piccoli come pochi decimi di millimetro”.

Una tecnologia microfluidica Lab-on-a-Chip

Nella ricerca pubblicata su Science RoboticsA ferrobotic system for automated microfluidic logistics) il team dell'UCLA ha descritto questa tecnologia in microscala dove i robot sono posizionati su un chip come magneti a forma di disco di circa 2 mm (0,078 pollici) di diametro. Collaborano e controllano con precisione piccole gocce (dimensioni di pochi decimi di millimetro) di sangue o altri liquidi in operazioni come test diagnostici, analisi biomediche, sequenziare materiale genetico e sostenere lo sviluppo di farmaci.

Una tecnologia che elimina la necessità del contatto umano e il rischio di esposizione ad agenti patogeni mutageni dannosi per la salute di chi opera in questi contesti.

I ferrobot

Un'innovazione tecnologica che sfrutta l'induzione elettromagnetica per creare automazione semplificata e che si avvale di robot in miniatura circolari e magnetizzati chiamati ferrobot (poiché sono guidati dal magnetismo) in grado di lavorare in modo indipendente e comunicare tra loro muovendosi nello spazio tridimensionale. I piccoli robot sono configurati per collaborare insieme con lo scopo di monitorare goccioline di sangue o altri liquidi in modo accurato ed affidabile. Ad esempio i robot hanno la capacità di scindere una goccia grande di fluido in gocce più piccole con lo stesso volume per test coerenti sempre in attività microfluidiche.

Utilizzando tessere elettromagnetiche, integrate nel chip, i ferrobot possono essere controllati con precisione nel loro movimento e orientati a percorsi predesignati con movimenti multidirezionali proprio come usare i magneti per spostare i pezzi degli scacchi di metallo da sotto una scacchiera

I ferrobot possono anche spostare le goccioline in vassoi di test precaricati per verificare la presenza di segni di malattia.

Per i ricercatori Il "piano di fabbrica" ​​progettato è un chip delle dimensioni di una scheda che include strutture interne che aiutano a controllare le gocce di fluido spostate dai robot. (video)

 

In una sperimentazione durata 24 ore i robot hanno eseguito oltre 10.000 movimenti ciclici spostandosi a una velocità di 10 cm / secondo. I ferrobot interagendo con le strutture del chip oltre al trasporto, hanno effettuato altre attività come la fusione, l'erogazione e il filtraggio di campioni fluidi.

I ricercatori sono convinti che il sistema robot-on-a-chip potrebbe portare a una diagnosi del sangue più rapida per lo screening delle malattie.

Alcuni esperimenti hanno dimostrato come una rete automatizzata di tre robot può contribuire in modo collaborativo a spostare e controllare goccioline di campioni di plasma umano su un chip per la ricerca di marcatori molecolari che indicano la presenza di determinate patologie.

Team di ricerca

Wenzhuo Yu, Haisong Lin, Yilian Wang, Xu He, Nathan Chen, Kevin Sun, Darren Lo, Brian Cheng, Christopher Yeung, Jiawei Tan, Dino Di Carlo, Sam Emaminejad.

Interconnected & Integrated Bioelectronics Lab, Department of Electrical and Computer Engineering, University of California, Los Angeles.

Department of Bioengineering, University of California, Los Angeles.

I robot e i loro chip sono stati fabbricati presso l'UCLA, Nanoelectronics Research Facility.

 

Fonte: Università della California, Los Angeles UCLA

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    robotica applicata alla medicinabiotecnologieintelligenza artificiale
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