Os nada menos que 512 pés, dispostos quatro a quatro para formar 128 conjuntos, permitem que os microrrobôs movimentem-se em qualquer direção, sobre terrenos totalmente irregulares. [Imagem: John Suh/Stanford University] Microrrobôs O projeto grandioso do Dr. Karl Bohringer, da Universidade de Washington, nos Estados Unidos, contrasta fortemente com os instrumentos que ele pretende usar para realizá-lo. O pesquisador vislumbra que, em um futuro próximo, milhares de robôs microscópicos, ou microrrobôs, poderão ser atirados de um avião ou de um helicóptero e, ao cair no chão, começarem a desempenhar sozinhos a tarefa para a qual foram projetados. Entre essas tarefas estão explorar estruturas e regiões assoladas por desastres naturais, coletar dados e analisar amostras do meio ambiente, ou fazer qualquer outra tarefa onde as pequenas dimensões sejam uma vantagem. "Quinhentopeia" Para exemplificar o conceito, Bohringer e sua equipe construíram robôs que pesam meio grama, medem apenas alguns centímetros de comprimento e têm a espessura equivalente à de uma unha. Os nada menos que 512 pés, dispostos quatro a quatro para formar 128 conjuntos, permitem que os microrrobôs movimentem-se em qualquer direção, sobre terrenos totalmente irregulares. Os microrrobôs estão também entre os mais fortes já construídos: cada um deles é capaz de carregar o equivalente a sete vezes o seu próprio peso, o que pode ser usado tanto para levar cargas para locais pré-determinados, quanto para recolher amostras do meio ambiente.
Pernas super rápidas
O microrrobô foi construído a partir de um chip virado de cabeça para baixo. Aqui ele carrega sete vezes o seu peso em clipes de papel. [Imagem: University of Washington]
O grande avanço está justamente na disposição e na estrutura de movimentação das pernas dessa centopeia robótica. Cada perna é feita com um fio metálico ensanduichado entre dois materiais com coeficientes de expansão termal diferentes - sob calor, um deles se expande mais do que o outro. Quando uma corrente elétrica passa através da perna do robô, o fio aquece os dois materiais. Como um dos lados se expande mais do que o outro, isto faz a perna se curvar para um dos lados. A desligar a energia, a perna retorna à sua posição original. A área superficial das pernas é tão grande em comparação com seu volume que elas podem aquecer ou esfriar em apenas 20 milissegundos. Os conjuntos com centenas de pernas, alimentadas sequencialmente, podem repetir o movimento de 20 a 30 vezes por segundo. "O tempo de resposta é um ponto interessante nesses robôs minúsculos," explica Bohringer. "No seu forno, pode levar dezenas de minutos para aquecer algo. Mas nesta pequena escala, o aquecimento é muito, muito mais rápido." Robô-chip O microrrobô do Dr. Bohringer tem uma longa história. Ele nasceu como um chip para a fabricação de escâneres de imagem e impressoras muito finas. Logo depois ele foi adaptado para ser usado em satélites artificiais. Agora o que os pesquisadores fizeram foi virá-lo de cabeça para baixo e transformar seus pinos de conexão em pernas, criando um robô parecido com uma centopeia, só que muito mais rápido e muito mais forte. "É um dos mais fortes atuadores que você pode obter em pequena escala, e ele tem uma das maiores amplitudes de movimentação," conta Bohringer. "Isto é difícil de obter nessa escala."
Quando uma partícula move-se mais rápido do que a velocidade da luz naquele meio específico, ela produz uma "onda de choque" parecida com a onda sônica gerada quando um avião quebra a barreira do som - é a radiação de Cerenkov. [Imagem: Matt Howard]
A próxima geração de técnicas de imageamento médico poderá se basear em uma tecnologia baseada em um fenômeno que se move mais rapidamente do que a velocidade da luz De acordo com um grupo de cientistas de várias universidades norte-americanas, a técnica tem potencial para criar exames mais eficientes e mais baratos para o diagnóstico e o tratamento de câncer e de vários outros problemas de saúde.
Luminescência de Cerenkov
A nova técnica de imageamento óptico é chamada de imageamento por luminescência de Cerenkov, ou radiação de Cerenkov, ou mais simplesmente CLI (Cerenkov Luminescence Imaging). A velocidade da luz depende do meio no qual ela viaja - por exemplo, sua velocidade diminui quando ela viaja através da água. Mas quando uma partícula - um elétron, por exemplo - move-se mais rápido do que a velocidade da luz naquele meio específico, normalmente um isolante, ela produz uma "onda de choque" - de forma muito parecida com a onda sônica gerada quando um avião quebra a barreira do som - emitindo uma luz azul conhecida como radiação de Cerenkov. É a radiação de Cerenkov que é responsável pela coloração azulada dos reatores nucleares. Essa luminescência também pode ser gerada pelos contrastes radioativos injetados na corrente sanguínea do paciente. Com isto, é possível dispensar o uso de uma fonte externa de luz, comumente usada para gerar imagens do interior do corpo humano. A combinação do imageamento óptico com a medicina nuclear representa uma nova forma de gerar imagens a partir dos isótopos médicos. "Isto dá ao imageamento óptico um conjunto de contrastes nucleares já utilizados clinicamente hoje, que podem ser utilizados imediatamente, ao contrário dos corantes fluorescentes," explica o Dr. Jan Grimm, do Weill Cornell Medical Center, principal autor do artigo que descreve a nova técnica.
Imageamento óptico
O imageamento óptico é uma técnica na qual moléculas luminescentes, projetadas para se ligar a células ou moléculas específicas do corpo humano, são injetadas na corrente sanguínea e então detectadas por um sensor óptico externo. [Imagem: JNM]
Os cientistas consideram que as técnicas de imageamento multimodais representam a próxima fronteira para a geração de imagens do interior do corpo humano mais precisas e a um custo mais baixo. O imageamento óptico é uma técnica na qual moléculas luminescentes, projetadas para se ligar a células ou moléculas específicas do corpo humano, são injetadas na corrente sanguínea e então detectadas por um sensor óptico externo. Hoje, o imageamento óptico exige a excitação dessas moléculas por uma fonte externa de luz ou por um processo biológico, para que elas emitam a luz que será captada pelo sensor. A radiação de Cerenkov produz a luz pela radioatividade, dispensando a fonte de luz externa ou sua ativação biológica. É por isto que a nova técnica é considerada como um processo de imageamento híbrido, que combina imagens ópticas com a imagem radioterápica tradicional.
Pósitrons e raios gama
Uma vantagem adicional da imageamento por luminescência de Cerenkov é que ela permite captar imagens de núcleos radioativos que não emitem nem pósitrons e nem raios gama - a maior limitação das técnicas de imageamento nuclear atuais. Além disso, o imageamento óptico é promissor para uso em endoscopia e em cirurgias graças à sua capacidade de visualizar lesões tumorais, dando informações em tempo real aos médicos para guiar as cirurgias. "Os benefícios do imageamento óptico são muitos, e nós estamos no caminho certo para torná-los uma realidade para uso nas clínicas e nos hospitais," diz o Dr. Grimm.
