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Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas

Físicos chilenos en el diseño de microrobots

Rodrigo Soto, académico del Departamento de Física de la FCFM y director del Núcleo Milenio Física de la Materia Activa.

Rodrigo Soto, académico del Departamento de Física de la FCFM y director del Núcleo Milenio Física de la Materia Activa.

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Núcleo Milenio Física de la Materia Activa

Los microrobots son dispositivos más pequeños que un grano de sal que podrían ser usados a futuro para trasladar medicamentos a órganos específicos. Científicos del Núcleo Milenio Física de la Materia Activa no sólo han creado tres microrobots con distintos movimientos, sino que acaban de diseñar una "fábrica" para crearlos en masa.

investigación

Durante los últimos años, científicos de todo el mundo han estado buscando e investigando diversas fórmulas para diseñar y fabricar robots en miniatura. ¿La razón? Se espera que en el futuro estos dispositivos, más pequeños que un grano de sal, logren realizar tareas que van desde la polinización de cultivos, generar acciones en nuevos dispositivos electrónicos pequeños y entrar en el cuerpo humano para limpiar arterias obstruidas o entregar medicación en puntos específicos. Parece ciencia ficción, pero no, es ciencia de vanguardia y hecha en Chile.

Rodrigo Soto, director del Núcleo Milenio Física de la Materia Activa y académico del Departamento de Física de la FCFM de la Universidad de Chile lidera un equipo que se ha convertido en pionero en el diseño de microrobots. A la fecha no sólo han modelado tres modelos distintos de microrobots, sino que últimamente diseñaron una “fábrica” para producirlos en escala, trabajo que fue publicado en la revista New Journal of Physics.

“Una de las dificultades hasta ahora para crear microrobots es que cada partícula que los componen se debe ensamblar una a una. Con esta investigación lo que hicimos fue diseñar algo así como una “fabrica” de microrobots, ya que permite que las partículas ingresen solas por canales y que se auto ensamblen formando el dispositivo deseado, tanto en tamaño y cantidad. Esto es, sin duda, un gran avance y lo que esperamos hacer ahora es ver cómo podemos hacer esto con cualquier clase de partícula”, explica el doctor Rodrigo Soto.

Un trabajo pionero

Cuando en 2004, se creó el primer microrobot, en Estados Unidos, era una minúscula barrita del tamaño de un grano de sal, formada de una parte de platino y otra de oro que -colocada en agua oxigenada- se movía como si tuviera un mini motor.

Una década después, Rodrigo Soto, director del Núcleo Milenio Física de la Materia Activa, alojado en el Departamento de Física de la FCFM de la Universidad de Chile, y Ramin Golestanian, de la Universidad de Oxford, no sólo descubrieron por qué ese microrobot se movía, sino que creaban con los mismos compuestos, uno más grande y complejo.

“Descubrimos que el oro y el platino se atraían, pero que el oro lo hacía con mayor intensidad. Eso hacía que el oro se moviera hacia el platino más rápido, se ensamblara a éste y que siguiera empujándolo en su dirección, lo que explicaba por qué se movía solo. Así, vimos que, si ponías varias partículas de oro y platino en agua oxigenada, estas comenzaban a atraerse y autoensamblarse y se formaba un microrobot más grande y complejo, formando por muchas partículas de oro y platino y que también tenía movimiento”, explica Soto.

Tras esa primera investigación, Soto luego diseñó -a través de simulaciones computacionales basadas en principios de la física- un microrobot que podía vibrar. “Un tiempo después, junto al físico Sebastián González nos preguntamos ¿qué pasaría si le amarramos la punta a ese microrobot? Al hacerlo, logramos crear un robot con flagelo, es decir, que se movía como un espermio. Hasta entonces sólo había microrobots que se movían en forma lineal. Con eso mostramos que, también, podíamos diseñar microrobots con movimientos oscilatorios, que podría transportar carga, tal como lo hace un espermio en su cabeza al llevar información genética para fecundar al óvulo y/o mezclar ingredientes o medicamentos usando el flagelo, como una mini juguera”, explica el doctor Soto.

Aplicaciones futuras

¿Para qué queremos hacer robots pequeñitos? El doctor Soto indica que hay varias aplicaciones que se están investigando en medicina y que buscan introducir pequeños robots adentro del torrente sanguíneo para curar alguna enfermedad de forma focalizada, como el cáncer, por ejemplo. Otras aplicaciones posibles son en nanotecnología, como partes de chips que se mueven con un fin. “Piezas móviles para celulares o computadores, por ejemplo, que hagan algún tipo de oscilación, tirando cosas para un lado y otro alternadamente”, dice Soto. De hecho, actualmente se están desarrollando soluciones híbridas que incluyen componentes biológicos y artificiales en el campo de los micro robots, por lo que entender la física de sus sistemas, es decir, sus propiedades, mecanismos o cómo se comportan en diversas situaciones, es crucial para su desarrollo.

Comunicaciones Núcleo Milenio Física de la Materia Activa

Lunes 25 de noviembre de 2019

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