Un gruppo d’ingegneri della statunitense University of California San Diego ha sviluppato una tecnologia innovativa distampa 3D per la fabbricazione di microrobot a forma di pesce con propulsione da reazione chimica e con controllo magnetico, che sono in grado di nuotare in ambienti liquidi. I ricercatori l’hanno chiamato “microfish” ed è stato presentato come il primo di una nuova generazione di microrobot intelligenti con potenzialità per svolgere funzioni come detossificazione, sensoristica, trasporto mirato di farmaci.

La tecnica usata per fabbricare microfish presenta numerosi miglioramenti rispetto ai metodi finora utilizzati per creare microrobot, nei quali i meccanismi di locomozione erano motori a microgetto, microtrivelle oppure microrazzi. Normalmente, quel tipo di microrobot ha strutture sferiche o cilindriche; morfologie troppo semplici per svolgere compiti avanzati, e sono fatti di materiale inorganico omogeneo. Microfish, invece, dimostra che è possibile costruire strutture più complesse in maniera relativamente semplice.

Lo studio, diretto da Shaochen Chen e Joseph Wang del dipartimento di nanoingegneria dell’UCSD è stato pubblicato ad agosto di quest’anno nella rivista scientifica Advanced Materials. L’articolo completo è già disponibile per la consultazione.

Combinando l’esperienza di Chen nella stampa 3D e di Wang nella nanoingegneria, gli scienziati sono riusciti a fabbricare un micropesce che fa ben più di nuotare in un ambiente liquido. Aggiungendo nanoparticelle di diversi materiali in specifiche parti del suo corpo, hanno dato a microfish molte altre possibili funzionalità. Nanoparticelle di platino sulle pinne caudali generano la propulsione in avanti, quando reagiscono chimicamente con il perossido d’idrogeno del liquido circostante; nanoparticelle di ossido di ferro posizionate sulla testa consentono la guida magnetica del micropesce.

«Abbiamo sviluppato un metodo completamente nuovo per fabbricare microrobot microscopici che nuotano; con strutture geometriche complesse più piccole della larghezza di un capello umano. Con questo metodo possiamo facilmente integrare diverse funzioni all’interno dei piccolissimi nuotatori, ampliando di molto lo spettro di possibili applicazioni», assicura Wei Zhu, uno dei co-autori dell’articolo.

Incorporare nanoparticelle per neutralizzare tossine oppure per monitorare la loro concentrazione è solo una delle affascinanti possibilità che, tra l’altro, i ricercatori hanno esperimentato con successo. «Un’altra eccitante possibilità è quella di incapsulare adeguatamente i medicinali all’interno di microfish in modo da farli trasportare direttamente, e in maniera mirata, dove c’è bisogno», aggiunge Jinxing Li, altro co-autore dell’articolo.

Il metodo per la fabbricazione di microfish è basato sulla tecnica di stampa rapida in 3D ad alta risoluzione chiamata “µCOP” sviluppata dallo stesso Chen nel suo laboratorio. È una tecnologia caratterizzata da velocità, scalabilità, precisione e flessibilità. In secondi, si possono stampare centinaia di microfish lunghi 120 µm e spessi 30 µm. «Anche la forma può essere facilmente cambiata. Possiamo senza problemi stampare microrobot ispirati ad altri organismi biologici, come ad esempio gli uccelli», precisa Zhu.

Il futuro di questa ricerca? Per Li, sta nella fabbricazione di microrobot da utilizzare in ambito chirurgico, «Che rendano gli interventi più sicuri e più precisi».

Se non fosse tutto vero, sembrerebbe fantascienza.

Fonte:

EurekAlert!
(http://www.eurekalert.org/pub_releases/2015-08/uoc–tmf082515.php)

Per approfondire:

Zhu et al., “3D-Printed Artificial Microfish”, in Advanced Materials, August 2015.
(http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201501372/full)