Músculos artificiales controlados por ultrasonido allanan el camino para los robots blandos

Crear sistemas robóticos blandos que se muevan con la precisión de un organismo biológico representa un gran desafío de ingeniería, especialmente para aplicaciones dentro del cuerpo humano, donde la flexibilidad, la delicadeza y el control inalámbrico son esenciales. Ahora, una nueva tecnología de músculos artificiales aborda estas necesidades: membranas de silicona con miles de microburbujas que se doblan, se arquean y generan movimientos complejos al ser estimuladas con ultrasonido.

Investigadores de la ETH de Zúrich (Suiza) han presentado una nueva clase de actuadores robóticos blandos diseñados mediante un molde de fundición con una microestructura definida. Estos músculos artificiales funcionan atrapando microburbujas en diminutos poros situados en la cara inferior de una membrana de silicona. Cada poro tiene aproximadamente 100 micrómetros de profundidad y ancho, un grosor similar al de un cabello humano. Al sumergirse en agua, estos poros capturan las microburbujas. El ultrasonido hace que las burbujas oscilen, generando un flujo dirigido que mueve la membrana.

Al ajustar el tamaño, la forma y la disposición espacial de las microburbujas, el equipo pudo generar una amplia variedad de movimientos, desde flexiones uniformes hasta un movimiento ondulatorio. Los músculos responden en milisegundos y pueden estimularse de forma inalámbrica. En las demostraciones, los investigadores diseñaron una pinza blanda en miniatura capaz de capturar y liberar suavemente una larva de pez cebra bajo el agua sin dañarla. También crearon un “stingraybot” (robot raya) de 4 centímetros con dos músculos artificiales que funcionan como aletas pectorales.

La investigación, publicada en Nature, demuestra que, al exponerse a ultrasonidos, el robot produce un movimiento ondulatorio y nada sin necesidad de cables. El equipo construyó una estructura similar a una rueda que se desplaza por el estrecho e irregular entorno del intestino porcino mediante la estimulación secuencial de microburbujas de tamaños específicos. Además, crearon parches médicos activados por ultrasonido capaces de adherirse a superficies curvas y liberar fármacos con precisión, como se demostró en modelos de laboratorio donde un tinte se entregó en una ubicación objetivo.

Estos músculos blandos, controlados acústicamente, muestran un gran potencial para futuras aplicaciones médicas, incluidos sistemas de administración de fármacos, robots gastrointestinales, parches implantables y herramientas mínimamente invasivas. u flexibilidad, biocompatibilidad y activación inalámbrica los convierten en candidatos prometedores para lograr movimiento controlado dentro de entornos confinados o sensibles.

“Comenzamos realizando investigación fundamental antes de demostrar la versatilidad de estos músculos artificiales, con aplicaciones que van desde la administración de fármacos hasta la locomoción en el tracto gastrointestinal y los parches cardíacos”, dijo el profesor Daniel Ahmed, quien dirigió la investigación.

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ETH Zurich