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Cientistas da Universidade da Carolina do Norte em Chapel Hill criaram robôs macios inovadores equipados com peles eletrônicas e músculos artificiais, permitindo-lhes sentir o ambiente ao seu redor e adaptar seus movimentos em tempo real, de acordo com o artigo “Skin-Inspired, Sensory Robots for Electronic Implantes”, em Comunicações da Natureza.
Na sua investigação, financiada pela National Science Foundation e pelos National Institutes of Health, os robôs são concebidos para imitar a forma como os músculos e a pele funcionam em conjunto nos animais, tornando-os mais eficazes e seguros para utilização dentro do corpo. A e-skin integra vários materiais sensores, como nanofios de prata e polímeros condutores dentro de uma base flexível, que se assemelha muito às complexas funções sensoriais da pele real.
“Esses robôs leves podem realizar uma variedade de movimentos bem controlados, incluindo dobrar, expandir e torcer dentro de ambientes biológicos”, disse Lin Zhang, primeiro autor do artigo e pós-doutorado no Departamento de Ciências Físicas Aplicadas da Carolina. “Eles são projetados para se fixarem suavemente aos tecidos, reduzindo o estresse e danos potenciais. Inspirados em formas naturais como estrelas do mar e vagens, eles podem transformar suas estruturas para realizar diferentes tarefas com eficiência.”
Esses recursos tornam os robôs sensoriais suaves altamente adaptáveis e úteis para aprimorar diagnósticos e tratamentos médicos. Eles podem mudar de forma para se adaptarem aos órgãos para melhor detecção e tratamento; são capazes de monitorar continuamente as condições internas, como volume da bexiga e pressão arterial; fornecer tratamentos, como estimulação elétrica, com base em dados em tempo real; e pode ser engolido para monitorar e tratar doenças no estômago.
Um robô ingerível capaz de residir no estômago, chamado thera-gripper, pode monitorar os níveis de pH e administrar medicamentos por um período prolongado, melhorando os resultados do tratamento para problemas gastrointestinais. O thera-gripper também pode ser conectado suavemente a um coração batendo, monitorando continuamente a atividade eletrofisiológica, medindo a contração cardíaca e fornecendo estimulação elétrica para regular o ritmo cardíaco.
Uma pinça robótica projetada para envolver a bexiga de uma pessoa pode medir seu volume e fornecer estimulação elétrica para tratar a bexiga hiperativa, melhorando o atendimento ao paciente e a eficácia do tratamento. Um manguito robótico que gira em torno de um vaso sanguíneo pode medir com precisão a pressão arterial em tempo real, oferecendo uma solução de monitoramento precisa e não invasiva.
“Testes em ratos demonstraram a capacidade do thera-gripper de desempenhar essas funções de forma eficaz, demonstrando seu potencial como implante cardíaco de próxima geração”, disse Zhang.
O Bai Lab colaborou no estudo com pesquisadores da UNC-Chapel Hill do Departamento de Biologia; Departamento de Engenharia Biomédica; Departamento de Química; Departamento Conjunto de Engenharia Biomédica e McAllister Heart Institute; Universidade Estadual da Carolina do Norte; e Escola Weldon de Engenharia Biomédica da Universidade Purdue.
O sucesso dos investigadores em modelos de animais vivos sugere um futuro promissor para estes robôs em aplicações médicas do mundo real, revolucionando potencialmente o tratamento de doenças crónicas e melhorando os resultados dos pacientes.
“Esta abordagem inovadora ao design de robôs não apenas amplia o escopo dos dispositivos médicos, mas também destaca o potencial para avanços futuros na interação sinérgica entre robôs implantáveis moles e tecidos biológicos”, disse Wubin Bai, investigador principal da pesquisa e professor assistente da Carolina. “Nosso objetivo é a biocompatibilidade e estabilidade a longo prazo em ambientes fisiológicos dinâmicos”.
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