Operare nel micro e nel nanomondo
Una precisa manipolazione richiede essenzialmente una chiara comprensione delle specificità fisiche di oggetti le cui dimensioni si misurano in termini di submillimetro, sulla cui conoscenza potere progettare strumenti di manipolazione e pinze meccaniche adattati. A tale scopo, nell'ambito del progetto MICRON, è stato ideato un modello dedicato per le forze di adesione tra la pinza e l'oggetto, che tiene conto di realistiche configurazioni di lavoro in termini di geometria, area di contatto e condizioni ambientali. Per ricavarne le linee guida per il design di utensili terminali di micromanipolazione, presso la Scuola Superiore Sant'Anna, in Italia, sono stati condotti ampi esperimenti con differenti attrezzi di prensione. I risultati sono stati comparati con l'analisi teorica. La prensione della micropinza era assicurata dall'integrazione di comandi piezoelettrici pilotati dalla tensione. Per fabbricare i bracci a pinza tridimensionali in acciaio inossidabile, era stato utilizzato il processo d'elettroerosione a filo (EDM). La lunghezza totale della pinza è di circa 12 mm e lo spessore taglio minimo di circa 70 μm, essenziali per l'assemblaggio di componenti a mesoscala, sia rigidi che flessibili. Per la micromanipolazione di cellule viventi, come l'iniezione di molecole sintetiche, peptidi e proteine, era stato sviluppato un nuovo processo per la microfabbricazione di strutture aghiformi. Il microago realizzato ha un bocchello esterno di 2 μm, abbastanza sottile da non danneggiare la cellula. Il passo successivo era quello di stabilire strategie di manipolazione e i relativi schemi di controllo del comando rotazionale dei microrobot, su cui erano fissati le pinze e l'ago portante. I microsistemi avranno un ruolo sempre più importante nelle procedure mediche di minima invasività, sia diagnostiche che terapeutiche. Il lavoro svolto dai partner di progetto ha reso possibile la manipolazione automatica di oggetti a microscala, con precisione nanometrica.