Robôs Biohíbridos Hierárquicos Impresos em 3D Alimentados Sem Fio com Propriedades Mecânicas Multiescalares

A integração de eletrônicos flexíveis e expansíveis na robótica soft biohíbrida pode impulsionar o desenvolvimento de novas abordagens para fabricar máquinas soft biohíbridas, permitindo assim uma ampla variedade de aplicações inovadoras. Inspirados por dispositivos bioeletrônicos sem fio, flexíveis e expansíveis, desenvolvemos robôs soft biohíbridos que podem executar movimentos de natação, os quais são controláveis remotamente pela transmissão sem fio de energia elétrica em um simulador celular. Para isso, estimuladores celulares alimentados sem fio, expansíveis e leves foram projetados para serem integrados aos corpos musculares sem prejudicar as habilidades de natação subaquática dos robôs. Os estimuladores celulares funcionam gerando pulsos monopásicos controlados de até ∼9 V em ambientes biológicos. Ao diferenciar cardiomiócitos derivados de células-tronco pluripotentes induzidas (iPSC-CMs) diretamente nos estimuladores celulares utilizando uma construção de impressão 3D inspirada em acordeão, replicamos a arquitetura nativa de miofibras com robustez comparável e contratilidade aprimorada. Frequências elétricas moduladas sem fio nos permitiram controlar a velocidade e a direção dos robôs soft biohíbridos. Uma velocidade máxima de locomoção de ∼580 μm/s foi alcançada em robôs de grande tamanho corporal ao ajustar a frequência de ritmo. Esta abordagem inovadora proporcionará uma plataforma para construir sistemas biohíbridos e sem fio para diversas aplicações biomédicas.