Minuscule robotjes die door magneetjes worden bestuurd, zouden in de toekomst door ons lichaam kunnen kruipen om er medische behandelingen uit te voeren of biopsieën te nemen. Dat is althans een van de functies die uitvinders van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) in het verschiet zien liggen voor de zachte, mobiele en kneedbare apparaatjes die ze momenteel ontwikkelen.

Met niet meer dan een magnetische puls kunnen de robotjes binnen zeer kleine ruimtes rollen, springen en kruipen. In de toekomst hoopt het MIT-team een krachtigere en intelligentere versie van het robotje te kunnen maken, die gebruikt kan worden voor medische ingrepen of het opruimen van radioactief afval. (Bekijk de tot nu toe meest geavanceerde ‘robotvis’, ontwikkeld door een ander MIT-team.)

“We willen de robot sterker maken, dus ontwikkelen we nieuwe soorten magnetische inkt om meer kracht over te kunnen brengen,” zegt Xuanhe Zhao, medeauteur van een wetenschappelijk artikel over de robots, dat is verschenen in het tijdschrift Nature.

Hoe werken ze?

Elke robot wordt ontworpen met een unieke vorm en bouw, die aansluiten op zijn functie. Vervolgens wordt een siliconenrubber gebruikt om het ontwerp met een 3D-printer tot leven te wekken. De printtechnologie is volgens Zhao van cruciaal belang voor het ontwerp van de robots, omdat het siliconenrubber magnetische microdeeltjes bevat die bij het printen in de robots worden ingebed.

Met behulp van een computerprogramma wordt elk microdeeltje in een specifiek deel van de robot en in een specifieke magnetische richting aangebracht, waardoor de robotjes als gewenst door een magnetisch veld kunnen worden aangedreven. Zhao kan de robotjes eenvoudige taken laten uitvoeren door er simpelweg een magneet overheen te bewegen. Voor meer ingewikkelde opdrachten moeten de robotjes volgens hem opereren in een gemagnetiseerde ruimte waar tegelijkertijd krachten in verschillende richtingen kunnen worden toegepast.

Waarom magneten?

Om de robotjes te laten bewegen, overwoog het onderzoeksteam de toepassing van verschillende methoden. Zo werden eerdere versies aangedreven door elektriciteit, warmteverschillen, licht of luchtvochtigheid. Maar magneetjes kunnen het best gebruikt worden voor robotjes die in het menselijk lichaam moeten functioneren.

“Het menselijk lichaam laat magneetvelden door,” zegt Zhao, wat betekent dat de magnetische energie tijdens het gebruik van de robotjes niet door weefsel wordt geblokkeerd of verzwakt. “Je kunt magneetvelden toepassen op de hersenen, de borstkas, de handen en de armen.”

Volgens Zhao zou de methode voor de meeste mensen relatief veilig zijn. De microdeeltjes in de robotjes zelf hebben een zwakke magnetische kracht, terwijl de magneetvelden die van buitenaf worden toegepast om de robotjes te activeren, niet schadelijker zijn dan de velden die bij MRI-scans worden gebruikt.

Zelfs patiënten met implantaten als pacemakers – die de hartslag op elektronische wijze stimuleren – zullen volgens hem geen last van de robotjes hebben, omdat hun magneetveld te zwak is. Zhao’s ontwerpen zijn nog niet in mensen getest, maar volgens de onderzoeker zijn magnetische apparaatjes met een soortgelijke magnetische sterkte al gebruikt om katheters binnen het menselijk lichaam te manoeuvreren.

De toekomst

Naast medische toepassingen is het team in samenwerking met onderzoeksafdelingen van de Amerikaanse marine ook op zoek naar militaire toepassingen voor deze technologie. Het uiteindelijk doel is om robotjes te ontwikkelen die net zo zacht en flexibel zijn als menselijk of dierlijk weefsel, zodat ze op veel verschillende manieren kunnen worden ingezet, waarbij mogelijk van een combinatie van magnetisme en elektriciteit gebruik kan worden gemaakt om ze te besturen.

“Als je een materiaal kunt ontwerpen dat heel erg op levend weefsel lijkt, kun je heel veel taken voor deze robotjes bedenken,” aldus Zhao.