Un tubo dentro de otro puede transformarse de una línea recta a una hélice
Hasta ahora, cuando los científicos creaban robots magnéticos, sus perfiles de magnetización eran generalmente fijos, lo que permitía únicamente un tipo específico de capacidad de programación de forma mediante la aplicación de campos magnéticos externos.
Investigadores del Instituto Max Planck de Sistemas Inteligentes (MPI-IS) han propuesto un nuevo método de reprogramación de la magnetización que puede ampliar drásticamente la complejidad y diversidad de las capacidades de programación de forma de estos robots.
Construyeron un robot blando con un perfil de magnetización que puede modificarse en tiempo real e in situ.
Dirigido por el Prof. Dr. Metin Sitti del Departamento de Inteligencia Física (PI) del MPI-IS en colaboración con la Universidad Koç de Estambul (Turquía), el equipo apiló varios tubos uno dentro de otro como muñecas Matryoshka.
Cada tubo contiene una o más unidades magnéticas, y el perfil de magnetización de cada una puede preprogramarse a demanda. Cuando la configuración de apilamiento de los tubos cambia mediante otro método de accionamiento no magnético, como separarlos o acercarlos, se altera la posición relativa de las unidades magnéticas y, en consecuencia, el perfil de magnetización de todo el apilamiento.
Imagen derecha: Ilustración del método de reprogramación de magnetización in situ en tiempo real. Crédito: Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-09459-0
Esta generación y transformación de formas in situ y en tiempo real no era posible con robots magnéticos anteriores. Sin embargo, ahora, con el campo magnético constante, un tubo puede transformarse de una línea recta a una hélice, o deformarse en la dirección opuesta. Además, este enfoque puede extenderse a estructuras bidimensionales y tridimensionales, lo que permite cambiar en tiempo real entre múltiples modos de deformación sin alterar el campo magnético.
Si bien el enfoque en los Institutos Max Planck se centra principalmente en la investigación básica impulsada por la curiosidad, el equipo también ha explorado cómo podría aplicarse este método en varios escenarios, como navegar alrededor de objetos sin contacto no deseado, reprogramar conjuntos de cilios y coordinar múltiples instrumentos de forma cooperativa o independiente bajo el mismo campo magnético.
Sin embargo, esta investigación también podría tener aplicaciones prácticas algún día. Por ejemplo, en medicina, en particular en tratamientos mínimamente invasivos guiados por imagen para enfermedades vasculares. Durante estos procedimientos, los médicos guían un catéter y una guía a través de los vasos sanguíneos hasta la lesión objetivo para su diagnóstico o tratamiento.
A medida que el catéter navega por vasos curvos, la fricción y el contacto con la pared vascular son inevitables, lo que puede causar daños que retrasan la recuperación y, en casos graves, resultan en complicaciones médicas. Los pacientes de edad avanzada, en particular, suelen optar por la medicación y no recurrir a estos procedimientos.
La nueva tecnología ofrece una convincente alternativa: al ajustar el perfil de magnetización del catéter en tiempo real para adaptarlo a la trayectoria, la fricción y el contacto podrían reducirse considerablemente, o incluso eliminarse por completo, al navegar por vasos curvos. Esto minimizaría el daño a los tejidos delicados, promovería una recuperación más rápida y convertiría las intervenciones vasculares en una opción viable para pacientes que, de otro modo, quedarían excluidos de estos procedimientos debido a la edad o la fragilidad vascular.
Imagen: Demostración de una matriz ciliar reprogramable. Crédito: Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-09459-0
"Esta pila de tubos podría convertirse en el futuro en el principio rector de una nueva tecnología de catéteres. Si bien se trata de investigación básica en su máxima expresión, vemos un gran potencial para traducir este trabajo a diversas aplicaciones prácticas en el futuro próximo", afirma Sitti, exdirector del Departamento de IP en MPI-IS y actual rector de la Universidad Koç de Estambul.
"Nuestro objetivo inicial era desarrollar un método que pudiera alterar un perfil de magnetización en tiempo real e in situ", afirma Xianqiang Bao, primer autor de la publicación. "Durante la investigación, descubrimos capacidades inesperadas, como la retención de forma y la neutralización magnética, que abren nuevas posibilidades para tecnologías como el diseño de catéteres y la reprogramación de matrices ciliares".
Fan Wang y Jianhua Zhang, los otros dos primeros autores de la publicación, afirman: "Este trabajo fundamental ofrece numerosos escenarios de aplicación potenciales. En nuestras futuras investigaciones, nuestro objetivo es integrar este método en aplicaciones específicas y explorar su viabilidad en otros campos".
Los hallazgos se publicaron en Nature: Real-time in situ magnetization reprogramming for soft robotics
