Recentemente, a equipe de Li Quan, reitor e cientista-chefe do Instituto de Materiais Inteligentes e da Escola de Química e Engenharia Química da Universidade Sudeste, fez progressos importantes na montagem e controle de robôs microcolóides. Os resultados relevantes foram publicados online no Proceedings of the National Academy of Sciences (Proceedings of the National Academy of Sciences and United States of America, PNAS) sob o título "Coloidal Tubular Microrobots for Cargo Transport and Compression".
Wang Xiaoyu, estudante de doutorado na Southeast University, é o primeiro autor, e Li Quan e o jovem professor Yang Tao são os co-autores correspondentes.
Robôs micro-nano referem-se a sistemas complexos que podem alcançar atuação e percepção controláveis em escala micro-nano e, em última análise, alcançar a administração de medicamentos in vivo e o tratamento de doenças. Inspirados em enxames de abelhas e peixes na natureza, os enxames de microrobôs têm atraído cada vez mais atenção por seus modos colaborativos de propulsão, entrega e transmissão de sinais. Como um novo tipo de sistema de micro-robôs, a montagem dinâmica de colóides externos responsivos ao campo pode ser usada como um meio eficaz para clusters de robôs. No entanto, as estruturas de montagem de robôs coloidais existentes estão limitadas a agregados coloidais densos, o que limita bastante a sua funcionalidade. Como construir um sistema complexo de estrutura-função de montagem coloidal e estabelecer a relação estrutura-atividade correspondente é um desafio que precisa ser superado urgentemente.
A equipe de Li Quan propôs um método de montagem de estrutura coloidal metaestável. Através do projeto do caminho de montagem, foi a primeira vez que foram montadas estruturas tubulares ocas tridimensionais complexas a partir de microesferas coloidais superparamagnéticas. Este método tem uma ampla gama de aplicações e pode alcançar a montagem repetida de partículas coloidais superparamagnéticas de 200 nanômetros a 30 mícrons em fluidos não newtonianos, incluindo sangue. Os robôs de microtubos montados podem controlar com precisão a tendência tridimensional, a direção da propulsão e a velocidade através de campos magnéticos externos. O espaço oco interno permite que esses microrobôs tubulares agarrem, transportem e liberem mercadorias de acordo com as instruções. Além disso, dois robôs de microtúbulos podem ser fundidos ao longo do eixo para formar um novo robô. Em comparação com outras estruturas de montagem, a estrutura metaestável do robô de microtúbulos pode manter sua compressão radial repetida, de modo que pode ser usada como micropinça para espremer glóbulos vermelhos internos e outras cargas flexíveis para obter detecção in-situ de objetos alvo. Este trabalho fornece novas idéias para montagem complexa de colóides e manipulação de microrobôs.
Este trabalho de pesquisa foi financiado pela “Equipe de Duplo Empreendedorismo” da Província de Jiangsu, pela Fundação Provincial de Ciências Naturais de Jiangsu e outros projetos.