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De minuscules robots souples capables de naviguer en toute sécurité dans des environnements biologiques tels que les vaisseaux sanguins du corps humain pourraient signifier de grandes choses en médecine de précision.

Des robots souples capables de naviguer dans le corps humain

Mais les déplacer dans ces environnements est beaucoup plus facile à dire qu’à faire. Des scientifiques de l’Université de l’Illinois ont mis au point une nouvelle stratégie prometteuse, décrivant des robots biohybrides pouvant être propulsés uniquement par un mélange de neurones moteurs, de tissus musculaires et par la lumière.
L’équipe de l’Université de l’Illinois explore ces possibilités depuis un certain temps. Les mêmes scientifiques ont publié au cours de cette décennie un certain nombre d’articles décrivant des robots biologiques synthétiques utilisant des cellules cardiaques qui battent et s’allument pour piloter des systèmes de propulsion, leur permettant de nager par leurs propres moyens.
«Notre première étude sur les nageurs a démontré avec succès que les robots, conçus sur le modèle des spermatozoïdes, pouvaient nager», explique le professeur de sciences mécaniques et d’ingénierie Taher Saif. «Cette génération de robots à queue unique utilisait un tissu cardiaque qui battait par lui-même, mais ne pouvait pas sentir leur environnement ou prendre des décisions.  »

Ils ont deux queues et s’inspirent des spermatozoïdes

Poursuivant leur travail pour améliorer ces capacités, l’équipe a un nouveau design qui comporte deux queues au lieu d’une. Les biorobots sont constitués d’un échafaudage souple recouvert de tissu musculaire squelettique et de motoneurones sensibles à la lumière provenant de cellules souches de souris. Lorsqu’ils sont exposés à la lumière, ces neurones se déclenchent et deviennent des actionneurs qui modifient le tissu musculaire et propulsent le robot vers l’avant.
L’utilisation de tissus musculaires pour alimenter des biorobots permet à ces microrobots d’être entièrement biodégradable et peut s’étendre et se contracter sans avoir besoin de piles externes ou d’énergie. Les versions précédentes utilisaient des signaux électriques pour déclencher ce processus et utiliser des neurones à leur place était un objectif pour l’équipe dans l’espoir de les transformer en «machines intelligentes».
«Nous avons utilisé des modèles informatiques, dirigés par le professeur de science mécanique et d’ingénierie Mattia Gazzola, pour déterminer quels attributs physiques conduiraient à la natation la plus rapide et la plus efficace», a déclaré Saif. « Par exemple, nous avons examiné des variations du nombre de queues et de leurs longueurs pour une conception plus efficace du nageur biohybride. »

Des nageurs biohybrides ayant un impact en bio-ingénierie 

« Ici, nous avons franchi une étape et démontrons l’activation neuromusculaire d’un nageur biohybride », écrit l’équipe dans son article. «Cela ouvre la voie au développement de plates-formes personnalisées biohybrides en tant que modèles pour mieux comprendre le contrôle moteur, avec un impact potentiellement important en robotique, en bio-ingénierie et en santé.»
Cette recherche a été publiée dans PNAS.
Source : University of Illinois
Crédit photo : Pixabay

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