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Des scientifiques créent des bio-robots de natation autopropulsés synthétiques
Des ingénieurs de l’Université de l’Illinois ont créé une nouvelle «espèce» de micro-organismes nageurs. Ils espèrent que ceux-ci pourraient un jour devenir des "structures intelligentes" qui pourraient aider à délivrer des médicaments ou à cibler le cancer.
Ces merveilles de l'ingénierie moderne sont un mélange miniature de composants biologiques et d'ingénierie. Contrairement aux films cyborgs célèbres mais complexes, mais moralement ambigus, ces bio-bots se composent simplement d'une tête et d'une queue simples, semblables aux créatures à une seule cellule, à longue queue, comme les spermatozoïdes.
Le corps est fabriqué à partir de polymère flexible, tandis que le mouvement de nage est en fait fourni par un groupe de cellules cardiaques. Les cellules cardiaques ont été cultivées par les ingénieurs, mais au sein des bio-robots, ces cellules biologiques communiquent entre elles et s'organisent indépendamment.
Les cellules doivent battre dans la bonne direction pour que la queue bouge. Lorsque les cellules se synchronisent, elles envoient une onde sur la queue qui propulse le bot en avant.
Mais exactement comment les cellules font cela n'est pas tout à fait compris. "C'est la quantité minimale d'ingénierie - juste une tête et un fil", explique le professeur Taher Saif, de l'Université de l'Illinois. "Ensuite, les cellules entrent en contact avec la structure et la rendent fonctionnelle."
Que peuvent faire les bio-robots de natation pour nous?
Les ingénieurs à l'origine de ce projet ont de grandes idées pour leurs petits bio-robots.
"La vision à long terme est simple", déclare Saif. "Pouvons-nous créer des structures élémentaires et les semer avec des cellules souches qui se différencieraient en structures intelligentes pour administrer des médicaments, pratiquer une chirurgie peu invasive ou cibler un cancer?"
Ces bio-robots aquatiques sont la dernière innovation d'un programme plus vaste sur les «comportements émergents dans les systèmes cellulaires intégrés» soutenu par la National Science Foundation.
En 2012, la même équipe a créé un projet d'ingénierie similaire, impliquant cette fois des bio-robots marcheurs de 7 mm de hauteur.
Ces bio-robots fonctionnaient de manière similaire à leurs frères et s?urs plus jeunes et étaient fabriqués à partir d'une combinaison de polymères et de cellules cardiaques imprimés en 3D provenant de rats.
À l’époque, Rashid Bashir, directeur du laboratoire de micro et de nanotechnologie de l’Université de l’Illinois, a déclaré:
"L'idée ici est que vous pouvez le faire par ingénierie avancée. Nous avons les règles de conception pour créer ces formes à l'échelle millimétrique et différentes architectures physiques, ce qui n'a pas été fait avec ce niveau de contrôle. Ce que nous voulons faire maintenant C'est ajouter plus de fonctionnalités à elle. "
Dans les robots de nage et de marche, cette fonctionnalité supplémentaire peut signifier que les robots d'ingénierie peuvent détecter et cibler automatiquement des produits chimiques particuliers. L'équipe de Saif a déjà commencé à expérimenter des robots de nage à plusieurs queues, ce qui ouvre la voie à la navigation.
L'équipe a créé une animation sur le fonctionnement des robots de natation (ci-dessous) et une vidéo de l'un des petits gars en action.
"L'aspect le plus intrigant de ce travail est qu'il démontre la capacité d'utiliser la modélisation informatique en conjonction avec la conception biologique pour optimiser les performances ou concevoir des types de robots biologiques de natation entièrement différents", explique Roger Kamm, directeur du Centre scientifique et technologique sur les comportements émergents dans les systèmes cellulaires intégrés.
"Cela ouvre le champ à une énorme diversité de possibilités. Vraiment une avancée passionnante", ajoute-t-il.
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