Robots de origami para administrar medicamentos de forma menos invasiva y más eficaz

Los actuadores magnéticos tradicionales utilizados en robótica blanda son voluminosos y limitan la eficiencia del movimiento, lo que dificulta el diseño de sistemas mínimamente invasivos. Ahora, un equipo de investigadores ha creado una película delgada y flexible que actúa como "músculos magnéticos", permitiendo que robots inspirados en el origami se muevan y realicen tareas dentro del cuerpo de manera segura y eficaz.

Investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte (NC State, Raleigh, NC, EUA) desarrollaron una técnica de impresión 3D que produce imanes blandos tan finos como el papel, capaces de impulsar robots basados en origami. Al infundir elastómeros similares al caucho con partículas ferromagnéticas, crearon una película magnética flexible que funciona como actuador sin aumentar su volumen. El proceso de curado dual utiliza luz ultravioleta y calentamiento térmico para solidificar el material, lo que permite una alta concentración de partículas ferromagnéticas y una mayor fuerza magnética.

Los investigadores diseñaron un robot de origami utilizando el patrón de plegado Miura-Ori, que puede compactarse formando una pequeña cápsula y expandirse posteriormente. Al exponerse a un campo magnético, las películas magnéticas adheridas activan un movimiento controlado, facilitando que el robot se despliegue y navegue hasta zonas específicas de administración del fármaco. Esta configuración permite un funcionamiento inalámbrico y un plegado suave sin comprometer la integridad estructural, lo que representa un avance importante para las aplicaciones de la robótica blanda en medicina.

En experimentos con un estómago simulado, hecho con una esfera de plástico llena de agua tibia, el robot fue guiado magnéticamente hasta una úlcera simulada. Una vez posicionado, se desplegó y permaneció fijo mientras liberaba la medicación de forma controlada y continua. Los resultados, publicados en Advanced Functional Materials, muestran que el diseño permite una navegación precisa y una administración de fármacos eficaz y no invasiva.

Un segundo robot, construido con un diseño Miura-Ori modificado, demostró el movimiento de arrastre al contraerse y expandirse bajo la influencia de un campo magnético. Este robot pudo escalar obstáculos de hasta 7 milímetros de altura, desplazarse sobre arena y ajustar su velocidad variando la intensidad y la frecuencia del campo magnético. El éxito de ambos robots destaca la versatilidad y la robustez de este sistema de origami magnetoactivo.

La combinación de actuadores magnéticos blandos y la ingeniería de origami proporciona una plataforma escalable para sistemas robóticos autónomos que pueden operar en entornos delicados. Estas estructuras ligeras y programables son prometedoras para diversos usos biomédicos, desde la administración dirigida de fármacos hasta el diagnóstico mínimamente invasivo, además de su potencial uso en aplicaciones industriales y espaciales. Los trabajos futuros se centrarán en perfeccionar la precisión del control y ampliar la diversidad de estructuras de origami para satisfacer distintas necesidades médicas y de ingeniería.

“Existen diversos tipos de estructuras de origami con las que estos músculos pueden trabajar, y pueden ayudar a resolver problemas en campos tan diversos como la biomedicina y la exploración espacial”, afirmó Xiaomeng Fang, autora principal del estudio. “Será emocionante seguir explorando más aplicaciones para esta tecnología”.

Enlaces relacionados:
Universidad Estatal de Carolina del Norte