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Braço robótico pode “sentir” o ambiente com inclusão de bactérias

Reprodução, Universidade da Califórnia em Davis

Fonte

Universidade da Califórnia em Davis

Data

terça-feira, 2 julho 2019 07:25

Áreas

Robótica. Engenharia. Biomecânica. Bioeletrônica. Engenharia Biomédica. Inovação Tecnológica.

Um braço robótico que usa bactérias incorporadas para “sentir” uma determinada substância química foi desenvolvido por engenheiros da Universidade da Califórnia em Davis (UC Davis) e da Universidade Carnegie Mellon (UCM), nos Estados Unidos. O braço robótico, que incorpora o chamado movimento de pinça (como no movimento de abrir e fechar do dedo indicador e polegar) é uma prova de conceito para a robótica leve de base biológica.

“Nossa visão de longo prazo é sobre a construção de uma microbiota sintética para robôs leves que possam ajudar com a reparação, geração de energia ou biossensores do meio ambiente”, disse o Dr. Cheemeng Tan, professor de engenharia biomédica na UC Davis. O trabalho foi publicado no último dia 26 de junho na revista científica Science Robotics.

A robótica leve usa materiais leves, flexíveis e macios para criar máquinas que combinam com a versatilidade dos seres vivos, e os designs de robôs leves frequentemente possuem a natureza como forma de inspiração. A adição de células vivas reais a robôs leves leva os cientistas a mais um passo em direção à criação de máquinas biomecânicas híbridas.

“Combinando nosso trabalho em eletrônica flexível e pele robótica com biologia sintética, estamos mais próximos de avanços futuros como robôs bio-híbridos leves que podem adaptar suas habilidades para sentir e se mover em resposta a mudanças nas condições do ambiente”, disse o Dr. Carmel Majidi, co-autor e professor de engenharia mecânica na UCM.

Biossensores com bactérias

O novo dispositivo usa um módulo de biossensor baseado em bactérias E. coli projetado para responder ao IPTG químico (um reagente de biologia molecular), produzindo uma proteína fluorescente. As células bacterianas residem em locais com uma membrana flexível e porosa que permite a entrada de produtos químicos, mas mantém as células no seu interior. Este módulo de biossensor é construído na superfície de uma pinça flexível em um braço robótico, para que a pinça possa “sentir” o ambiente através de suas garras.

Quando o IPTG atravessa a membrana para dentro da câmara, as células fluorescem e os circuitos eletrônicos dentro do módulo detectam a luz. O sinal elétrico viaja até a unidade de controle da pinça, que pode decidir se pega alguma coisa ou a solta.

Como teste, a pinça pôde verificar um banho-maria de laboratório e decidir se deveria ou não colocar um objeto no banho.

Até agora, o braço robótico bio-híbrido só pode provar uma coisa e é difícil projetar sistemas que possam detectar mudanças nas concentrações, afirmou o Dr. Cheemeng Tan. Outro desafio é manter uma população estável de micróbios dentro ou sobre um robô – comparável ao microbioma ou ecossistema de bactérias e fungos que vivem dentro ou sobre nossos próprios corpos e realizam muitas funções úteis para nós.

Os sistemas bio-híbridos oferecem potencialmente mais flexibilidade do que a robótica convencional, afirmou o pesquisador. As bactérias poderiam ser projetadas para diferentes funções no robô: detecção de produtos químicos, fabricação de polímeros para reparos ou geração de energia, por exemplo.

Acesse o resumo do artigo científico (em inglês).

Acesse a notícia na página da Universidade da Califórnia em Davis (em inglês).

Fonte: Andy Fell, Universidade da Califórnia em Davis. Imagem: Reprodução, Universidade da Califórnia em Davis.

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