Grazie a una collaborazione insolita, un gruppo di ricercatori statunitensi e cinesi ha sviluppato un metodo per muovere minuscoli robot utilizzando la forza generata dal collasso delle bolle nei liquidi. Questa tecnica, basata sulla cavitazione, potrebbe in futuro sostituire le tradizionali iniezioni a ago, aprendo prospettive importanti per la medicina e la robotica in miniatura.
La cavitazione è un fenomeno solitamente associato a danni, come quelli che si verificano alle eliche delle navi o alle pompe industriali. In questo caso, però, è stata trasformata in una fonte di energia controllata. Il principio sfrutta la creazione di bolle tramite un laser che riscalda materiali fotosensibili: quando le bolle si espandono fino al limite e poi collassano, rilasciano un’onda d’urto sufficiente a far “saltare” piccoli dispositivi millimetrici fino a un metro e mezzo di altezza, oppure a farli “nuotare” a velocità notevoli, intorno ai 12 metri al secondo.
L’idea prende spunto dalla natura: i ricercatori hanno osservato il modo in cui le felci rilasciano le loro spore e come i pesci arciere sparano getti d’acqua per colpire insetti, replicando meccanismi di movimento esplosivo e preciso. Grazie al controllo della direzione e della potenza del collasso delle bolle, i robot possono muoversi in spazi complessi come labirinti o canali microfluidici. Ed è qui che si arriva al possibile utilizzo in ambito sanitario.
Le applicazioni in campo biomedico sono tra le più promettenti, poiché questi dispositivi potrebbero penetrare la pelle senza l’uso di aghi, riducendo il dolore e i rischi di infezioni. Inoltre, potrebbero trasportare farmaci in modo mirato, ad esempio raggiungendo un tumore senza coinvolgere tessuti sani. Rispetto ad altri sistemi di microrobotica, che si basano su campi magnetici o su combustibili chimici difficili da controllare dentro l’organismo, la cavitazione offre un’alternativa potente e priva di componenti mobili.
Oltre alla medicina, gli scienziati vedono potenziali applicazioni anche in ambiti ingegneristici e ambientali: i “jumpers” potrebbero esplorare superfici umide, ambienti angusti come tubature o macchinari, o addirittura sistemi biologici complessi. In laboratorio, i ricercatori hanno mostrato che i robot possono anche muoversi in fluidi simili al sangue, suggerendo un futuro utilizzo nella ricerca cellulare o nella chirurgia di precisione.
Ma è bene tenere a bada l'entusiamo, poiché il controllo della cavitazione all’interno del corpo umano è un compito delicato: bisogna evitare di danneggiare tessuti circostanti e superare i limiti di penetrazione dei laser attraverso i tessuti. Gli studiosi stanno valutando soluzioni come l’uso di fibre ottiche o di raggi infrarossi. Inoltre, sarà necessario dimostrare la biocompatibilità dei materiali usati, che includono composti di titanio e polimeri conduttivi, prima di passare a sperimentazioni su animali o esseri umani. La ricerca, pubblicata sulla rivista Science, rappresenta un primo passo nella giusta direzione.
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