Robôs neuromusculares bioeletrônicos controláveis sem fio para comportamento de atuação de direção. (A) Controle dinâmico do coração através da inervação neural dos cardiomiócitos (CMs). (B) Esquema de um robô neuromuscular bioeletrônico com inervação motora seletiva de CMs acionado por um dispositivo bioeletrônico multiplexador de frequência sem fio. Crédito: Hiroyuki Tetsuka
Uma equipe combinada de biopesquisadores e roboticistas do Brigham and Women’s Hospital, nos EUA, e do iPrint Institute, na Suíça, desenvolveu um minúsculo robô nadador usando neurônios motores humanos e cardiomiócitos cultivados para emular o tecido muscular.
Seu artigo é publicado na revista Robótica Científica. Nicole Xu, engenheira mecânica da Universidade do Colorado em Boulder, publicou um artigo da Focus na mesma edição da revista descrevendo o trabalho em andamento para criar robôs bioinspirados usando tecido animal.
Durante muitos anos, escritores de ficção científica e cineastas usaram a ideia de combinar electrónica, computadores e tecidos animais para criar robôs com atributos únicos e por vezes assustadores. No mundo real, Xu descreve esse trabalho como contínuo.
Os animais, incluindo os humanos, têm capacidades que ultrapassam em muito qualquer coisa que os robôs possam fazer. Lavar roupa, por exemplo, requer uma infinidade de habilidades, incluindo separar as roupas sujas, escolher as configurações da lavadora e da secadora e dobrar ou pendurar roupas.
Tais atividades requerem destreza e processamento mental. Por causa disso, os roboticistas estão explorando o desenvolvimento de robôs biohíbridos. A equipe de pesquisa criou um robô nadador semelhante a um raio com um cérebro de computador que controla células musculares humanas ativadas por neurônios motores humanos.
Para criar o robô, os pesquisadores cultivaram neurônios motores e cardiomiócitos produzidos a partir de células-tronco pluripotentes humanas. Os cardiomiócitos foram programados para crescer em tecido celular muscular em uma estrutura que se assemelhava a nadadeiras de raios, de uma forma que lhes permitia a junção com os neurônios motores.
Isso permitiu a criação de sinapses elétricas. Alguns dos neurônios motores foram então conectados a um processador eletrônico que serviu como cérebro do robô. Ele abrigava circuitos Wi-Fi que transferiam sinais de controladores humanos para a aleta esquerda ou direita, ou ambos.
Processo de fabricação do dispositivo bioeletrônico flexível de bifrequência sem fio baseado em PCB. Crédito: Hiroyuki Tetsuka
Desta forma, os investigadores conseguiram controlar o movimento do seu robô, dando-lhe eventualmente a capacidade de nadar.
Com o tempo, a equipe de pesquisa descobriu que conseguia manobrar o robô com precisão, inclusive fazendo curvas fechadas. Eles também descobriram que podiam fazê-lo nadar a velocidades de até 0,52 ± 0,22 mm/s.
Hiroyuki Tetsuka et al, Robôs neuromusculares bioeletrônicos dirigíveis sem fio que adaptam junções neurocardíacas, Robótica Científica (2024). DOI: 10.1126/scirobotics.ado0051
Nicole W. Xu, flutue como uma borboleta, nade como um robô neuromuscular biohíbrido, Robótica Científica (2024). DOI: 10.1126/scirobotics.ads4127
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Citação: Robô nadador biohíbrido usa neurônios motores e cardiomiócitos para emular tecido muscular (2024, 1º de outubro) recuperado em 1º de outubro de 2024 em https://techxplore.com/news/2024-10-biohybrid-robot-motor-neurons-cardiomyocytes.html
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