Cette image montre un "microrobot mobile à détection de microforce" juxtaposé à un sou américain. L'appareil est en cours de développement à l'Université Purdue. Crédit :Université Purdue
Des microrobots bon marché capables de sonder et de manipuler des cellules et des tissus individuels pour la recherche biologique et les applications médicales sont plus proches de la réalité avec la conception d'un système qui détecte les forces infimes exercées par la minuscule sonde d'un robot.
Des microrobots suffisamment petits pour interagir avec les cellules existent déjà. Cependant, il n'y a pas de facilité, moyen peu coûteux de mesurer les petites forces appliquées aux cellules par les robots. Mesurer ces microforces est essentiel pour contrôler précisément les robots et les utiliser pour étudier les cellules.
"Ce qu'il faut, c'est un outil utile que les biologistes peuvent utiliser au quotidien et à faible coût, " a déclaré David Cappelleri, professeur adjoint de génie mécanique à l'Université Purdue.
Maintenant, les chercheurs ont conçu et construit un "effecteur final de capteur de force micro basé sur la vision, " qui est attaché aux microrobots comme une minuscule trompe. Une caméra est utilisée pour mesurer le déplacement de la sonde pendant qu'elle pousse contre les cellules, permettant un calcul simple qui révèle la force appliquée.
L'approche pourrait permettre de mesurer facilement les "micronewtons" de force appliqués au niveau cellulaire. Un tel outil est nécessaire pour mieux étudier les cellules et comprendre comment elles interagissent avec les microforces. Les forces peuvent être utilisées pour transformer des cellules en lignées cellulaires spécifiques, y compris les cellules souches pour la recherche et les applications médicales. La mesure des microforces peut également être utilisée pour étudier comment les cellules répondent à certains médicaments et pour diagnostiquer des maladies.
Voici une vue latérale du microrobot à côté d'un sou américain. Crédit :Université Purdue
"Vous voulez un appareil pas cher, capable de mesurer des forces au niveau du micronewton et facilement intégrable dans des bancs d'essais expérimentaux standards, " a déclaré Cappelleri.
Les microrobots utilisés dans la recherche sont contrôlés par des champs magnétiques pour les guider dans leur position.
"Mais c'est le premier avec un effecteur final vraiment fonctionnel pour mesurer les microforces, " il a dit.
Les méthodes actuelles de mesure des forces appliquées par les microrobots sont peu pratiques et coûteuses, nécessitant un microscope à force atomique ou des capteurs encombrants avec des conceptions complexes difficiles à fabriquer. Le nouveau système enregistre le déplacement de la sonde avec une caméra lorsqu'elle pousse contre une cellule ou un tissu. Les chercheurs connaissent déjà la rigidité de la sonde. Lorsqu'il est combiné avec le déplacement, un simple calcul révèle la force appliquée.
Les résultats ont été détaillés dans un document de recherche présenté lors de la Conférence internationale sur les robots et systèmes intelligents en septembre. L'article a été rédigé par l'associé de recherche postdoctorale Wuming Jing et Cappelleri.
Le nouveau système combiné au microrobot fait environ 700 microns carrés, et les chercheurs travaillent à créer des versions d'environ 500 microns carrés. Pour mettre cette échelle en perspective, la mini-machine est environ la moitié de la taille du "E" dans "One Cent" sur un sou américain.
« Nous travaillons actuellement à sa réduction, " il a dit.
Les recherches futures pourraient également se concentrer sur l'automatisation des microrobots.
