Acest robot minuscul poate manipula fluide cu precizie chirurgicală

Scena ar putea fi desprinsă direct dintr-un film science fiction: un robot abia vizibil cu ochiul liber, controlat de la distanță de un câmp magnetic, care combină sau taie picături de lichid cu o precizie incredibilă. Și totuși, aceasta nu este ficțiune. Cercetătorii chinezi tocmai au dezvăluit un microrobot magnetic revoluționar capabil să manipuleze fluide la nivel microscopic. O descoperire care ar putea transforma chimia, medicina și tehnologia de laborator.

În laboratoarele din întreaga lume, multe manipulări chimice au loc în pahare de laborator sau pe plăci fierbinți. Dar la scară microscopică, unde volumele de lichid sunt atât de mici încât sunt măsurate în microlitri (sau mai puțin), provocările devin mult mai complexe. Cum pot fi amestecate, transportate sau împărțite fluidele rapid, curat și fără risc de contaminare? Aceasta este exact problema pe care o echipă de la Academia Chineză de Științe și Institutul de Cercetare a Energiei Electrice din China a căutat să o rezolve. Răspunsul lor: un microrobot ultra-rapid, complet controlat de la distanță, conceput să interacționeze direct cu picăturile de lichid fără a lăsa reziduuri.

Secretul acestei performanțe constă în structura unică a robotului. Fabricat dintr-un amestec de particule magnetice de neodim, zahăr și un polimer puternic, acesta se mândrește cu un design ingenios: zahărul este dizolvat după fabricare, creând o structură poroasă care mărește suprafața de contact cu lichidele. Un tratament cu plasmă face ca suprafața sa să fie hidrofilă, ceea ce înseamnă că este atrasă în mod natural de apă. În cele din urmă, particulele magnetice integrate permit ca robotul să fie ghidat cu precizie folosind un câmp magnetic simplu. Rezultatul: robotul poate aluneca, se poate întoarce, poate accelera sau decelera, transportând în același timp picături de aproape un mililitru – o performanță impresionantă la această scară.

În timpul testelor, cercetătorii au reușit să ghideze robotul să îmbine două picături la viteză mică – un proces crucial în reacțiile chimice. La viteză mare, a reușit, de asemenea, să împartă o picătură în mai multe părți egale, demonstrându-și versatilitatea pentru sarcini de micromanipulare fluidică. Dar ceea ce este cel mai izbitor este viteza: de până la 20 de ori mai rapid decât modelele anterioare de microroboți. Pe lângă viteza sa, sistemul este curat: spre deosebire de alte metode care utilizează aditivi magnetici care riscă să contamineze probele, acest robot nu modifică fluidele pe care le manipulează.

Acest robot nu este doar o realizare tehnică. El răspunde unor nevoi foarte concrete. În laborator, ar putea automatiza proceduri complexe, în special în diagnosticul medical, biologia moleculară sau manipularea substanțelor periculoase la nivel microscopic. Dar cercetătorii caută și mai departe: acest robot ar putea interveni în cele din urmă direct în corpul uman, pentru a administra medicamente într-un mod ultra-țintit sau pentru a manipula fluide biologice fără intervenții chirurgicale majore. De asemenea, ar fi capabil să funcționeze în medii chimice ostile, inclusiv acizi puternici, fără degradare.

Perspectivele nu se opresc aici. Echipa de cercetare intenționează deja să miniaturizeze robotul lor, astfel încât acesta să poată manipula picături de ordinul nanolitrilor. De asemenea, lucrează la integrarea senzorilor care să permită robotului să detecteze compoziția lichidelor pe care le manipulează – deschizând calea pentru aplicații în medii poluate, industria farmaceutică sau chiar curățarea țintită a micropoluanților. Combinând precizia, viteza, telecomanda și rezistența chimică, acest microrobot magnetic deschide un nou capitol în robotica de precizie. La intersecția dintre știința materialelor, magnetism și chimie, promite aplicații la fel de variate pe cât de promițătoare, de la laboratoarele de cercetare până la sălile de operație ale viitorului.

Știința avansează uneori cu pași mari… dar aici, este vorba de un pas mic, perfect controlat, care ar putea schimba modul în care interacționăm cu lumea lichidă.

Știință&Tehnică

Revista “Ştiinţă şi Tehnică“, cea mai cunoscută şi longevivă publicaţie de popularizare a ştiintelor din România