Gli ingegneri dell'UCLA hanno sviluppato minuscoli robot logistici di magazzino che potrebbero aiutare ad accelerare e automatizzare le tecnologie diagnostiche mediche e altre applicazioni che muovono e manipolano minuscole gocce di fluido. Lo studio è stato pubblicato su Robotica scientifica .

I robot sono magneti a forma di disco di circa 2 millimetri di diametro, progettati per lavorare insieme per spostare e manipolare goccioline di sangue o altri fluidi, con precisione. Per esempio, i robot possono scindere una grande goccia di fluido in gocce più piccole di uguale volume per test coerenti. Possono anche spostare le goccioline in vassoi di test precaricati per verificare la presenza di segni di malattia. Il team di ricerca chiama questi robot "ferrobot" perché sono alimentati dal magnetismo.

I ferrobot possono essere programmati per eseguire operazioni fluide parallele e sequenziali su scale di piccola lunghezza in modo collaborativo. Per controllare il movimento dei robot, le tessere elettromagnetiche nel chip trascinano i ferrobot lungo i percorsi desiderati, proprio come usare i magneti per spostare i pezzi degli scacchi in metallo da sotto una scacchiera.

"Siamo stati ispirati dall'impatto trasformativo dei sistemi robot mobili collegati in rete sulla produzione, industrie di stoccaggio e distribuzione, come quelli utilizzati per smistare e trasportare in modo efficiente i pacchi nei magazzini Amazon, " ha detto Sam Emaminejad, un assistente professore di ingegneria elettrica e informatica e corrispondente autore senior dello studio. "Così, abbiamo deciso di implementare lo stesso livello di automazione e mobilità in un ambiente microfluidico. Ma il nostro "piano di fabbrica" ​​è molto più piccolo, delle dimensioni del tuo palmo, e i nostri beni, le goccioline di fluido, sono piccoli come pochi decimi di millimetro."

Il "piano della fabbrica" ​​è un chip delle dimensioni di una scheda, ideato dai ricercatori, con strutture interne che aiutano a manipolare le goccioline di fluido trasportate dai robot, come dimostrato in questo video:

"Allo stesso modo in cui i robot Amazon mobili e collaborativi trasversali hanno trasformato le industrie basate sulla logistica, la nostra tecnologia potrebbe trasformare vari settori legati alle biotecnologie, compresa la diagnostica medica, sviluppo di farmaci, genomica, e la sintesi di sostanze chimiche e materiali, " ha detto il co-corrispondente allo studio e autore senior Dino Di Carlo, Armond ed Elena Hairapetian Professor dell'UCLA in Ingegneria e Medicina. "Questi campi hanno tradizionalmente utilizzato robot per la gestione dei liquidi delle dimensioni di un frigorifero. Utilizzando i nostri ferrobot molto più piccoli, abbiamo il potenziale per fare molti più esperimenti e generare molti più dati con gli stessi materiali di partenza e nella stessa quantità di tempo".

I ricercatori hanno mostrato in uno dei loro esperimenti come una rete automatizzata di tre robot potrebbe lavorare di concerto per spostare e manipolare goccioline di campioni di plasma umano su un chip alla ricerca di marcatori molecolari che indicherebbero la presenza di cancro.

"Abbiamo programmato quando e dove le tessere sono state accese e spente per guidare i ferrobot attraverso i loro percorsi designati, " disse Wenzhuo Yu, uno studente laureato in ingegneria elettrica e informatica della UCLA e un co-autore del documento. "Questo ci permette di avere più robot che lavorano nello stesso spazio, e ad un ritmo relativamente veloce per svolgere le attività in modo efficiente."

I robot si muovevano a 10 centimetri al secondo e ne eseguivano più di 10, 000 movimenti ciclici durante un periodo di 24 ore negli esperimenti. Oltre al trasporto, altre funzioni come l'erogazione, la fusione e il filtraggio di campioni di fluido sono stati dimostrati mentre i ferrobot interagivano con le strutture sul chip.