La stampa 3D, con la sua progressiva evoluzione, dà modo di ottenere prodotti sempre più innovativi, anche nel campo medicale. La Scuola di Biorobotica della Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa ha presentato un nuovo sistema di stampa 3D utile per realizzare robot magnetici morbidi, che potrebbero avere innumerevoli applicazioni in medicina.
Come spiega il primo autore dello studio, Hasan Dad Ansari Mohammad, l’aspetto interessante di questo lavoro sta proprio nell’ideazione di «un unico metodo di fabbricazione semplificato», che potrà essere utile per produrre quasi tutti i futuri microrobot magnetici morbidi. Ciò potrebbe consentire un netto risparmio di tempo tra progettazione e produzione, perché non dovrebbe più essere necessario ideare il metodo di stampa più adeguato. Ma scendiamo nel dettaglio.
Il metodo ideato consente di produrre diverse tipologie di robot con varie tipologie di magnetizzazione, programmabili grazie alla presenza di opportune bobine elettromagnetiche integrate nella stampante. Il metodo è stato testato e validato in 3 diversi casi studio e con la realizzazione di robot magnetici molto diversi tra loro.
Il primo è un robot filiforme, lungo 10 cm e di diametro 1,2 mm, in grado di ruotare attorno al proprio asse grazie al tipo di magnetizzazione, perpendicolare all’asse maggiore, ma con un andamento circolare nello spazio che cambia lungo lo stesso asse.
Sottoposto a un campo magnetico esterno, il robot ha iniziato a ruotare su sé stesso perché ogni dominio magnetico cercava di allinearsi al campo esterno. Il secondo prototipo è un robot sottile in grado di compiere moto ondulatorio in dotti molto stretti. In questo caso, le dimensioni sono 23 mm di lunghezza, 0.2 mm di altezza e 1.7 mm di profondità. Il robot aveva una magnetizzazione con andamento sinusoidale.
Il robot è stato inserito in un tubo 3×3 mm per simulare un lume corporeo, per poi essere sottoposto a un campo magnetico esterno che lo ha portato a muoversi nel tubo con un andamento a onda, con una velocità che dipende tanto dalla forza del campo, quanto dalla frizione che si genera con il lume.
L’ultimo esempio è di un robot pieghevole in grado di trasportare oggetti: creato a partire da un foglio stampato di 2 mm di spessore, piegato a dare un cubo 10x10x10, capace di contenere qualcosa e trasportarlo nello spazio. Lo studio è stato supervisionato dalla Surgical Robotics and Allied Technologies Area dell’Istituto di BioRobotica, coordinata dalla professoressa Arianna Menciassi, e ha visto la partecipazione anche del Robot-Assisted Surgery Group del Dipartimento di Ingegneria Meccanica dell’Università di Leuven (Belgio).
Il tutto s’inserisce nel progetto europeo ATLAS (AuTonomous intraLuminAl Surgery), il cui scopo è sviluppare robot flessibili e intelligenti che si muovano in autonomia dentro strutture tubolari complesse e deformabili, come, per esempio, nel nostro sistema sanguigno.
(Lo studio: Ansari, M. H. D., Iacovacci, V., Pane, S., Ourak, M., Borghesan, G., Tamadon, I., Vander Poorten, E., Menciassi, A., 3D Printing of Small-Scale Soft Robots with Programmable Magnetization. Adv. Funct. Mater. 2023, 2211918. https://doi.org/10.1002/adfm.202211918)
