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La microélectronique donne aux chercheurs une télécommande pour les robots biologiques

D’abord, ils ont marché. Puis, ils ont vu la lumière. Désormais, les robots biologiques miniatures ont acquis une nouvelle astuce : la télécommande.

Les “eBiobots” hybrides sont les premiers à combiner des matériaux mous, des muscle groups vivants et de la microélectronique, ont déclaré des chercheurs de l’Université de l’Illinois à Urbana-Champaign, de la Northwestern College et d’institutions collaboratrices. Ils ont décrit leurs devices biologiques à l’échelle centimétrique dans la revue Science Robotics.

“L’intégration de la microélectronique permet la fusion du monde biologique et du monde électronique, tous deux avec de nombreux avantages qui leur sont propres. de détection et environnementales à l’avenir”, a déclaré l’étude. co-leader Rashid Bashir, professeur de bio-ingénierie dans l’Illinois et doyen du Grainger Higher education of Engineering.

Le groupe de Bashir a été le pionnier du développement de biobots, de petits robots biologiques alimentés par du tissu musculaire de souris cultivé sur un squelette de polymère souple imprimé en 3D. Ils ont fait la démonstration de biobots ambulants en 2012 et de biobots activés par la lumière en 2016. L’activation de la lumière a donné aux chercheurs un specified contrôle.

La réponse à cette problem est location de John A. Rogers, professeur à l’Université Northwestern. dont l’équipe a aidé à intégrer de minuscules microélectroniques sans fil et des micro-LED sans batterie. Cela a permis aux chercheurs de contrôler à length les eBiobots.

“Cette combinaison inhabituelle de technologie et de biologie ouvre de vastes opportunités dans la création de systèmes d’ingénierie d’auto-guérison. d’évolution, de interaction et d’auto-organisation. a déclaré Rogers, professeur de science et d’ingénierie des matériaux, d’ingénierie biomédicale et de chirurgie neurologique à l’Université Northwestern et directeur du Querrey Simpson Institute for Bioelectronics.

les chercheurs ont décidé d’éliminer les batteries encombrantes et les fils d’attache. Les eBiobots utilisent une bobine réceptrice pour récolter de l’énergie et fournir une pressure de sortie régulée pour alimenter les micro-LED, a déclaré le co-leading auteur Zhengwei Li, professeur adjoint de génie biomédical à l’Université de Houston.

Les chercheurs peuvent envoyer un sign sans fil aux eBiobots qui incite les LED à pulser. Les LED stimulent la contraction du muscle mass smart à la lumière, déplaçant les jambes en polymère pour que les devices « marchent ». Les micro-LED sont si ciblées qu’elles peuvent activer des events spécifiques du muscle, faisant tourner l’eBiobot dans la path souhaitée.

Les chercheurs ont utilisé la modélisation informatique pour optimiser la conception de l’eBiobot et l’intégration des composants pour la robustesse, la vitesse et la maniabilité. Le professeur de sciences mécaniques et d’ingénierie de l’Illinois, Mattia Gazzola, a dirigé la simulation et la conception des eBiobots. ont déclaré Gazzola et le co-leading auteur Xiaotian Zhang, chercheur postdoctoral dans le laboratoire de Gazzola.

La conception permet une éventuelle intégration future de microélectronique supplémentaire. ou des pièces d’échafaudage imprimées en 3D pour des fonctions telles que pousser ou transporter des objets rencontrés par les biobots, a déclaré le co-leading auteur Youngdeok Kim, qui a terminé le travail en tant que étudiant diplômé à l’Illinois.

aux biomarqueurs de maladies et à davantage de possibilités, ont déclaré les chercheurs.

« En développant un tout premier robot bioélectronique hybride. telles que les biopsies et l’analyse in situ, la chirurgie minimale invasive ou même la détection du cancer dans le corps humain », Li m’a dit.

La National Science Foundation et les National Institutes of Wellness ont soutenu ce travail.

Vidéo  : https://youtu.be/MI__Nm6EzvA