Robot programable más pequeño del mundo abre nuevas posibilidades en la medicina

Los robots se han ido miniaturizando de forma constante durante décadas, pero construir máquinas capaces de operar de manera autónoma por debajo de un milímetro ha seguido siendo un gran desafío. A esta escala, los mecanismos tradicionales de movimiento y control dejan de funcionar, y ha sido casi imposible integrar en un solo sistema la energía, la detección, el procesamiento y la propulsión. Ahora, investigadores han demostrado robots microscópicos que pueden detectar, decidir y desplazarse de manera independiente en entornos fluidos durante meses.

Una investigación realizada por equipos de la Universidad de Pensilvania (Filadelfia, Pensilvania, EUA) y la Universidad de Michigan (Ann Arbor, Michigan, EUA) demuestra que los robots, que miden aproximadamente 200 × 300 × 50 micrómetros, más pequeños que un grano de sal, son totalmente programables y autónomos. Impulsados por luz, integran propulsión, sensores, memoria y capacidad de procesamiento en una única plataforma microscópica.

Para superar las limitaciones del movimiento mecánico tradicional, los investigadores diseñaron un sistema de propulsión que utiliza campos generados eléctricamente para impulsar los iones y las moléculas de agua circundantes, lo que permite a los robots "nadar" sin piezas móviles. Se desarrollaron componentes electrónicos de consumo ultrabajo capaces de operar con solo decenas de nanovatios suministrados por diminutos paneles solares. Arquitecturas informáticas personalizadas y conjuntos de instrucciones comprimidos permitieron integrar el procesamiento y la memoria a bordo dentro del espacio restante.

Los robots pueden desplazarse siguiendo patrones complejos, coordinarse en grupos, detectar cambios de temperatura con alta precisión y ajustar su comportamiento en respuesta. Los computadores integrados les permiten almacenar programas, procesar la información de los sensores y codificar información mediante movimientos estructurados que pueden observarse bajo un microscopio. El trabajo, descrito en Science Robotics y Proceedings of the National Academy of Sciences, representa la primera demostración de robots totalmente autónomos y programables que operan a esta escala microscópica.

Dado que operan a escala de microorganismos biológicos, los robots podrían posibilitar nuevos enfoques en medicina, como la monitorización de la salud de células individuales o la detección de las condiciones tisulares locales. La plataforma está diseñada para ser escalable y adaptable, lo que permite que futuras versiones incorporen sensores adicionales, movimientos más rápidos y programas más complejos.

“Este es solo el primer capítulo”, dijo el profesor adjunto Marc Miskin, PhD, autor principal de los estudios. “Hemos demostrado que se puede incorporar un cerebro, un sensor y un motor a algo casi demasiado pequeño para ver, y lograr que sobreviva y funcione durante meses. Una vez que se tiene esa base, se pueden incorporar todo tipo de inteligencia y funcionalidad. Esto abre la puerta a un futuro completamente nuevo para la robótica a microescala”.

Enlaces relacionados:
Universidad de Pensilvania
Universidad de Michigan