Des ingénieurs du MIT développent des micro-robots imprimés en 3D contrôlés par aimants

Des ingénieurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT), de l'École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) et de l'Université de Cincinnati ont mis au point un nouveau type d'hydrogel magnétique souple qui peut être imprimé en 3D à l'échelle microscopique. Ces structures, plus petites qu'un grain de sable, peuvent se déformer et se mouvoir de façon indépendante sous l'effet d'un aimant externe. Pour démontrer la précision du matériau, l'équipe a fabriqué des "sucettes" miniatures en gel magnétique, dont chaque composant peut réagir avec une intensité différente à un simple aimant de réfrigérateur. Lorsqu'on approche l'aimant, les structures se transforment instantanément en pinces robotiques coordonnées, reproduisant le mouvement de doigts qui se referment. Les chercheurs ont également conçu un interrupteur bistable d'un millimètre de long, équipé de "rames" de la taille d'un globule rouge, capable de se verrouiller en position marche ou arrêt par simple commande magnétique à distance.

L'enjeu médical est central : des robots aussi miniaturisés, guidés sans fil par un aimant externe, pourraient traverser le corps humain pour effectuer des biopsies ciblées, collecter des échantillons biologiques ou administrer des médicaments avec une précision millimétrique, sans contact physique ni réaction chimique lente. Ce qui distingue cette approche des micro-robots existants, c'est la capacité à programmer des déformations complexes au sein d'une seule et même structure microscopique. Jusqu'ici, les matériaux magnétiques à cette échelle se déplaçaient comme un bloc rigide. Ici, chaque partie du robot peut répondre différemment au même champ magnétique. "Pour la micro-robotique souple, ce pourrait être une capacité qui change la donne", résume Carlos Portela, co-auteur de l'étude.

La principale difficulté technique résidait dans l'impression 3D elle-même : les nanoparticules magnétiques dispersent la lumière laser utilisée en lithographie biphotonique et s'agglomèrent, compromettant la structure des pièces imprimées. Pour contourner cela, l'équipe a adopté un procédé en deux temps, baptisé "double-dip" : la structure polymère est d'abord imprimée sans particules magnétiques, puis plongée dans des bains chimiques successifs pour faire croître des nanoparticules d'oxyde de fer directement au sein du gel. La densité du gel, et donc son degré de magnétisme, peut être ajustée finement en modulant la puissance du laser lors de l'impression initiale, ce qui permet de programmer des niveaux de réactivité distincts dans un même robot. Ce travail s'inscrit dans une course mondiale à la micro-robotique médicale, où le contrôle sans fil à distance représente l'un des verrous technologiques les plus convoités par les équipes de chirurgie mini-invasive et de délivrance ciblée de médicaments.