Visão do Futuro: Lente Flexível com Músculos Artificiais Controlados pela Luz Promete Revolucionar a Robótica e a Medicina

Inspirada no olho humano, nova lente adaptável com materiais semelhantes a tecidos pode transformar máquinas e ferramentas biomédicas, oferecendo visão flexível e segura.

Um laboratório de engenharia biomédica da Georgia Tech, inspirado no olho humano, desenvolveu uma lente adaptável feita de materiais macios e responsivos à luz, semelhantes a tecidos. Sistemas de câmeras ajustáveis geralmente utilizam um conjunto de lentes sólidas e móveis, além de uma pupila para ajustar o foco e a intensidade. Em contraste, os olhos humanos realizam essas funções com tecidos macios e flexíveis, de forma compacta. A nova lente, chamada de lente macia de hidrogel fotorresponsiva (PHySL), substitui componentes rígidos por polímeros macios que funcionam como músculos artificiais. Esses polímeros são compostos por um hidrogel, um material polimérico à base de água. O músculo de hidrogel altera a forma da lente macia para mudar sua distância focal, um mecanismo análogo aos músculos ciliares do olho humano. O hidrogel se contrai em resposta à luz, permitindo controlar a lente sem tocá-la, simplesmente projetando luz em sua superfície. Essa propriedade também possibilita controlar a forma da lente com precisão, iluminando seletivamente diferentes partes do hidrogel. Ao eliminar a óptica e as estruturas rígidas, o sistema se torna flexível e adaptável, tornando-o mais durável e seguro em contato com o corpo. A visão artificial por meio de câmeras é comum em diversos sistemas tecnológicos, incluindo robôs e ferramentas médicas. A ótica necessária para formar um sistema visual ainda é restrita a materiais rígidos que utilizam

energia elétrica. Essa limitação representa um desafio para áreas emergentes, como a robótica macia e ferramentas biomédicas que integram materiais macios em sistemas flexíveis, de baixo consumo e autônomos. A lente macia desenvolvida é particularmente adequada para essa tarefa. Robôs macios são máquinas feitas com materiais e estruturas adaptáveis, inspiradas em animais. Essa flexibilidade adicional os torna mais duráveis e adaptáveis. Pesquisadores estão usando a tecnologia para desenvolver endoscópios cirúrgicos, pinças para manusear objetos delicados e robôs para navegar em ambientes difíceis para robôs rígidos. Os mesmos princípios se aplicam a ferramentas biomédicas. Materiais semelhantes a tecidos podem suavizar a interface entre o corpo e a máquina, tornando as ferramentas biomédicas mais seguras ao fazê-las se mover com o corpo. Isso inclui sensores vestíveis semelhantes à pele e implantes revestidos de hidrogel. Este trabalho combina conceitos de ótica ajustável e materiais "inteligentes" macios. Embora esses materiais sejam frequentemente usados para criar atuadores macios – partes de máquinas que se movem – como pinças ou propulsores, sua aplicação em sistemas ópticos tem enfrentado desafios. Muitos projetos de lentes macias existentes dependem de bolsas cheias de líquido ou atuadores que exigem eletrônicos. Esses fatores podem aumentar a complexidade ou limitar seu uso em sistemas delicados ou sem fios. O design ativado por luz oferece uma alternativa mais simples e sem eletrônicos. O objetivo é aprimorar o desempenho do sistema com avanços nos materiais de hidrogel. Novas pesquisas produziram vários tipos de hidrogéis responsivos a estímulos com capacidades de contração mais rápidas e potentes. O objetivo é incorporar os últimos desenvolvimentos de materiais para aprimorar as capacidades físicas da lente macia de hidrogel fotorresponsiva. Também se pretende demonstrar seu uso prático em novos tipos de sistemas de câmeras. No trabalho atual, foi desenvolvida uma câmera sem eletrônicos, à prova de conceito, usando a lente macia e um chip microfluídico ativado por luz personalizado. Planeja-se incorporar esse sistema em um robô macio para dar-lhe visão sem eletrônicos. Esse sistema seria uma demonstração significativa do potencial do design para possibilitar novos tipos de detecção visual macia.

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