Cientistas criam baratas ciborgues controladas remotamente com energia solar

Sep 07, 2023

Uma equipe internacional liderada por pesquisadores do RIKEN Cluster for Pioneering Research (CPR) no Japão descobriu uma técnica para tornar as baratas ciborgues controladas remotamente ainda mais sofisticadas, carregando-as com um minúsculo módulo de célula solar.

Os insetos são notáveis; eles:

Essas qualidades beneficiam os robôs, ou melhor ainda, os ciborgues feitos pela anexação de componentes eletrônicos a insetos biológicos.

Os pesquisadores anexaram eletrônicos às costas das baratas de Madagascar. Uma "mochila" impressa em 3D que combina com o formato do tórax do inseto contém os componentes eletrônicos, que incluem uma bateria recarregável de polímero de lítio, um receptor sem fio e um módulo que controla as pernas do inseto.

Eles anexaram isso a um módulo de células solares orgânicas presas ao abdômen da barata. Os componentes eletrônicos são cobertos por um filme ultrafino de apenas 4 micrômetros de espessura (cerca de 18 vezes mais fino que um fio de cabelo humano) para enviar impulsos elétricos para controlar a barata. Ao mesmo tempo, permanece portátil e não prejudica os movimentos básicos dos insetos.

Os pesquisadores testaram filmes de células solares mais espessos. No entanto, as baratas levaram o dobro do tempo para percorrer a mesma distância e tiveram dificuldade em se endireitar quando caíram de costas.

Por fim, partes adesivas e não adesivas foram utilizadas em vários pontos do filme para não atrapalhar a mobilidade das baratas,

"Considerando a deformação do tórax e abdômen durante a locomoção básica, um sistema eletrônico híbrido de elementos rígidos e flexíveis no tórax e dispositivos ultramacios no abdômen parece ser um projeto eficaz para baratas ciborgues. Além disso, como a deformação abdominal não é exclusiva de baratas, nossa estratégia pode ser adaptada para outros insetos como besouros, ou talvez até insetos voadores como cigarras no futuro." disse Kenjiro Fukuda do Riken Cluster for Pioneering Research no Japão.

Depois de carregar por 30 minutos na luz, essas células solares tiveram uma potência de 17,2 mW, suficiente para operar os componentes eletrônicos por duas horas. De acordo com a equipe de pesquisa, a produção deste dispositivo é 50 vezes maior do que outros dispositivos de coleta de energia de última geração empregados em insetos vivos.

Kenjiro Fukuda disse:

“Dispositivos de coleta de energia montados no corpo são críticos para expandir a gama de atividade e funcionalidade dos insetos ciborgues”.

A barata sibilante de Madagascar é um invertebrado preto e marrom que pode crescer até 6 cm de comprimento. As baratas são nativas da ilha de Madagascar, na costa da África. Eles fazem o som de assobio movendo rapidamente o ar através de aberturas nas costas quando se sentem ameaçados. O som lembra o chocalhar da cauda de uma cobra.

Muitas espécies de insetos passaram por transformação ciborgue ao longo dos anos, incluindo:

Os componentes eletrônicos dos modelos anteriores eram alimentados por baterias minúsculas, limitando o tempo de operação antes de precisarem ser recarregadas ou substituídas. Com isso em mente, os pesquisadores do RIKEN CPR modificaram as baratas para incluir células solares em seu último estudo. Com uma célula solar, os pesquisadores poderiam controlar remotamente uma barata indefinidamente, uma vez que não seriam mais limitadas pela duração da bateria. A célula solar também elimina a necessidade de recarregar a bateria com uma docking station.

Esses avanços podem tornar os ciborgues de baratas ainda mais eficientes em missões de busca e resgate ou usar sensores minúsculos para monitorar remotamente as condições ambientais. Além disso, a equipe de pesquisa afirma que poderia aplicar o novo design a várias outras espécies de insetos. A pesquisa foi publicada em 5 de setembro de 2022, na revista npj Flexible Electronics.

Assista a barata ciborgue carregar sua mochila especial no vídeo abaixo.