Anche i robot avranno i muscoli: ecco i bio-bots

bio bot

I ricercatori della University of Illinois hanno realizzato una nuova generazione di robot biologici a propulsione muscolare. Si chiamano "bio-bot" e possono essere stimolati a camminare con impulsi elettrici. Questi robot rappresentano non solo un avanzamento significativo nel campo della biorobotica, ma potranno anche essere adoperati in un'ampia varietà di applicazioni, tra cui lo screening dei farmaci e i relativi sistemi di somministrazione.

L'unione della robotica con i componenti biologici, come cellule e tessuti, consente lo sviluppo di macchine in grado di rilevare e rispondere ad una varietà di stimoli ambientali controllati. "Stiamo cercando di integrare questi principi di ingegneria con la biologia, in modo tale da essere utilizzati per progettare e sviluppare macchine e sistemi per le applicazioni ambientali e mediche", ha spiegato il capo ricercatore Rashid Bashir in una nota.

Per produrre questi robot in scala, il team di ricercatori ha combinato le dinamiche della stampa 3D con quelle dell'ingegneria tessutale. Si è così potuto dimostrare la funzionalità di questa tecnologia con un biorobot prodotto utilizzando cellule cardiache prelevate dai ratti. Il robot, dunque, si muoverebbe o sarebbe in grado di camminare lungo una superficie fluida. Purtroppo, però, questi robot sono limitati nella loro utilità in considerazione del fatto che le cellule sono costantemente “comandate”, quindi non riescono a muoversi quando il robot è spento.

Cercando di raggiungere un maggiore controllo della dinamicità del dispositivo, i ricercatori si sono rivolti alle cellule muscolari scheletriche. "Le cellule muscolari scheletriche sono fondamentali perché è possibile camminare utilizzando i segnali esterni", spiega ancora Bashir. "Per esempio, si usa il muscolo scheletrico durante la progettazione di un dispositivo che si vorrebbe far funzionare quando rileva una sostanza chimica o quando riceve un certo segnale".

muscolo robot

I ricercatori, dunque, hanno deciso di utilizzare la configurazione naturale del sistema muscolo-scheletrico per il progetto. In primo luogo, hanno usato la stampa 3D per generare una spina dorsale di idrogel, in seguito applicato ad un muscolo di mammifero mediante una serie di legamenti da usare come tendini. La stimolazione elettrica, quindi, è stata poi in grado di innescare le cellule del muscolo per contrazione, con conseguente locomozione. Regolando la frequenza degli impulsi, il team statunitense è riuscito a manipolare la velocità dei movimenti. "Questo lavoro rappresenta un primo passo importante nello sviluppo e nel controllo delle macchine biologiche, le quali potranno essere stimolate, addestrate o programmate per lavorare", ha affermato Caroline Cvetkovic, co-autrice del progetto. “È emozionante pensare che questo sistema potrebbe eventualmente evolvere in una generazione di macchine biologiche in grado di essere d'aiuto nella somministrazione di farmaci, o utilizzate come robot chirurgici e protesi 'intelligenti', o ancora come analizzatori ambientali mobili, tra le innumerevoli altre applicazioni".