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Crean robots blandos utilizando geles a base de agua


Los investigadores han desarrollado un método, al que llaman ionoprinting, que tiene la particularidad de actuar sobre los hidrogeles endureciéndolos en determinados puntos y provocando su movilidad.

 

 

Investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte han desarrollado una nueva técnica para la creación de dispositivos de un material de hidrogel a base de agua que puede ser modelado, doblado y utilizado para manipular objetos. La técnica es muy prometedora para su uso en robots  “blandos” y aplicaciones biomédicas.

La técnica que han desarrollado utiliza hidrogeles, que son unos geles  compuestos de agua y una pequeña cantidad de moléculas de polímero. Los hidrogeles son elásticos, translúcidos y, en teoría, biocompatibles. Los investigadores encontraron la manera de modificar eléctricamente la forma del hidrogel mediante el uso de un electrodo de cobre que inyecta iones de este metal cargados positivamente en el material.

Los iones enlazan con los sitios de carga negativa en la red de polímero del hidrogel, y convierten al material en más rígido y más resistente. Los investigadores pueden apuntar con los electrodos a áreas específicas y así crear zonas de material endurecido que son estables durante meses.

“Los enlaces entre las moléculas de biopolímero y los iones de cobre también tiran de los hilos moleculares más próximos, provocando que el hidrogel se doble o se flexione, “dice Orlin Velev, profesor de Ingeniería Química y Biomolecular en NC State, y coautor del trabajo. “Cuantos más iones de cobre se inyecten en el hidrogel en un sitio determinado, más se dobla”.

Los investigadores han sido capaces de aprovechar este aumento de la rigidez y  la posibilidad de flexión para que el hidrogel manipulara objetos. Por ejemplo, los investigadores crearon un segmento en forma de V de hidrogel. Cuando los iones de cobre se inyectaban en la parte inferior de la V, el hidrogel se flexiónaba y se cerraba como si fuera unas pinzas.  Mediante la inyección de iones en la parte posterior de la V del hidrogel, las pinzas se abrían. Así se puede apresar y liberar un objeto.

 


El método que han desarrollado permite crear mecanismos robóticos que atrapan y sueltan objetos.


“Este trabajo nos acerca un paso más hacia el desarrollo de nuevas tecnologías de robótica blandas que imitan a los sistemas biológicos y pueden trabajar en ambientes acuosos,” confirma el Dr. Michael Dickey, profesor de Ingeniería Química y Biomolecular en NC State y coautor del artículo que describe el trabajo. “A corto plazo, por ejemplo, la técnica puede tener aplicaciones para la administración de fármacos o la creación de estructuras que pueden dirigir el crecimiento celular de los tejidos en tres dimensiones” dice el Dr. Velev.

Los investigadores también han creado un “capturador” de hidrogel accionado químicamente a partir de un segmento en forma de X con un marco modelado y endurecido con iones en la parte posterior de la X. Cuando el hidrogel se sumergió en etanol, la parte no medelada del hidrogel se contrajo.

Pero debido a que el marco modelado era más rígido que el hidrogel sin tratar, la X se cerró como los pétalos de una flor, agarrando un objeto. Cuando la estructura en forma de X se sumergió en agua, el hidrogel se expandió, permitiendo que los “pétalos” se desplegaran y liberaran el objeto.

“Actualmente estamos planeando usar esta técnica para desarrollar microdispositivos móviles biológicamente compatibles”, dice Velev, y “también vale la pena señalar que esta técnica funciona con iones distintos al cobre, como el calcio, y ésta es una cuestión muy relevante desde el punto de vista biológico”, apostilla Dickey.

 

 

 

 
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