Publié le 23 octobre 2025 13:04:00. Des chercheurs de l’Université d’État de Caroline du Nord ont mis au point des nanorobots et robots souples inspirés de l’origami, capables de modifier leur forme et d’être contrôlés à distance. Cette technologie promet de révolutionner l’administration de médicaments et les procédures médicales moins invasives.
- Des « métabots » conçus à partir de feuilles de polymère peuvent adopter jusqu’à 256 configurations stables grâce à l’ajout de matériaux magnétoactifs ou piézoélectriques.
- Ces robots miniatures peuvent être guidés par des champs magnétiques ou électriques pour des applications ciblées, comme l’administration de médicaments dans l’estomac.
- La technologie, basée sur l’impression 3D de films ultrafins et magnétiques, est biocompatible et ouvre des perspectives pour des applications médicales et au-delà.
Une avancée majeure dans le domaine de la robotique médicale pourrait redéfinir les approches thérapeutiques. Des scientifiques de l’Université d’État de Caroline du Nord (NC State University) ont développé des nanorobots et des robots souples, inspirés des techniques de pliage de l’origami. Ces dispositifs miniatures sont capables de changer de forme et d’être pilotés à distance via des champs magnétiques ou électriques, offrant ainsi des perspectives prometteuses pour des traitements médicaux moins intrusifs.
Cette innovation, fruit d’une combinaison de matériaux souples et de structures reconfigurables, a fait l’objet de publications dans des revues scientifiques telles que *Advanced Functional Materials* et *Science Advances*. La nouvelle génération de ces robots médicaux intègre des matériaux magnétoactifs à des structures inspirées de l’origami. Le principe repose sur des feuilles de polymère découpées selon des motifs spécifiques, qui peuvent être pliées en une multitude de formes stables. En appliquant de fines couches de matériaux réactifs aux champs électromagnétiques, ces feuilles se transforment en robots autonomes, capables de se déplacer, de saisir des objets ou de s’adapter à leur environnement.
« En intégrant des films minces réactifs à l’électricité ou au magnétisme dans de simples feuilles de polymère, nous pouvons faire en sorte que ces structures changent de forme à distance », explique Jie Yin, professeur de génie mécanique et aérospatial à la NC State University et auteur principal de l’une des études. « En connectant plusieurs de ces feuilles, on obtient des robots qui peuvent rester plats ou se plier en jusqu’à 256 états différents, ce qui multiplie leurs possibilités d’action. »
La fabrication de ces « métabots » repose sur une technique d’impression 3D permettant de créer des films magnétiques d’une épaisseur de seulement 0,8 millimètre. Ces films sont composés d’élastomères et de particules ferromagnétiques. Selon *Advanced Functional Materials*, la forte concentration de particules magnétiques (jusqu’à 75 % en poids) confère aux films une réponse magnétique puissante et flexible. Xiaomeng Cao, professeur adjoint au Wilson College of Textiles et auteur principal de l’étude, souligne que cette méthode permet d’imprimer un film mince qui est ensuite appliqué directement sur les composants clés du robot origami, sans réduire significativement sa surface.
Le processus de fabrication combine un durcissement thermique avec une exposition à la lumière ultraviolette et à la chaleur, permettant de consolider rapidement des géométries complexes. Une fois imprimés, les films sont magnétisés dans la direction souhaitée avant d’être fixés aux structures origami. L’application d’un champ magnétique externe active ces « muscles » magnétiques, induisant des mouvements de rotation, de contraction ou de déplacement selon l’orientation du champ et la configuration du robot. Le contrôle à distance s’effectue à l’aide d’aimants permanents ou de bobines de Helmholtz, la vitesse et le type de mouvement étant ajustés par variation de l’intensité et de la fréquence du champ magnétique. *Science Advances* précise qu’en intégrant des matériaux piézoélectriques, il devient possible d’induire des vibrations contrôlées par tension, élargissant ainsi les capacités de mouvement et de manipulation de ces robots.
L’une des applications les plus significatives développées est un robot origami destiné à l’administration ciblée de médicaments pour le traitement des ulcères gastriques. Cet appareil, basé sur le pliage de type Miura-Ori, permet de replier une grande surface en un volume compact, facilitant son ingestion via une capsule. Une fois dans l’estomac, le robot se déploie automatiquement. Guidé par un champ magnétique externe, il se positionne au-dessus de l’ulcère pour y libérer le traitement de manière localisée et contrôlée. Des tests réalisés dans un modèle d’estomac simulé ont démontré la capacité du robot à se déployer, naviguer vers sa cible et rester stationnaire grâce à une interaction magnétique avec des films externes. Ce système permettrait une libération progressive du médicament, sans perturber les activités quotidiennes du patient. La biocompatibilité des matériaux a été confirmée, sans cytotoxicité ni réaction inflammatoire significative observée.
Un autre exemple est le robot « rameur », doté d’une double structure Miura-Ori, capable de se déplacer sur des surfaces irrégulières et de franchir des obstacles jusqu’à 7 millimètres de hauteur. Sa vitesse et son adaptabilité à divers terrains, y compris le sable, sont modulées par le champ magnétique appliqué, en faisant une plateforme polyvalente pour des applications biomédicales et d’exploration.
Contrairement aux actionneurs traditionnels qui nécessitent souvent des composants rigides, des câbles ou des sources d’alimentation externes, les robots souples en origami développés à la NC State University fonctionnent sans fil, tout en conservant une grande flexibilité et une conformité avec les tissus biologiques. *Advanced Functional Materials* souligne que l’utilisation de matériaux magnétoactifs souples surmonte les limitations de rigidité et de taille des technologies antérieures, favorisant ainsi une intégration plus sûre et plus efficace dans les dispositifs médicaux. Les tests de biocompatibilité ont confirmé que les films magnétiques n’entraînent pas de toxicité cellulaire ni de réponses immunitaires indésirables. De plus, leur densité, à peine supérieure à celle du papier standard, facilite leur expulsion naturelle hors du corps après usage.
Le potentiel de ces nanorobots et robots souples ne se limite pas à la sphère médicale. *Science Advances* met en avant leur capacité à adopter de multiples formes et modes de déplacement, les rendant aptes à des tâches de manipulation délicates, à l’exploration d’environnements complexes, et même à des applications spatiales, comme des panneaux solaires déployables ou des robots d’inspection.
« Notre objectif était de connecter les métamatériaux et la robotique, et les résultats que nous avons obtenus sont prometteurs », résume Jie Yin. Xiaomeng Cao ajoute : « L’importance réside dans la polyvalence : la diversité des structures d’origami capables de travailler avec ces ‘muscles’ élargit les possibilités de résolution de problèmes dans des domaines allant de la biomédecine à l’exploration spatiale. »
Le développement de ces robots reconfigurables et contrôlables à distance marque une avancée significative vers des systèmes médicaux plus précis, plus sûrs et adaptables, annonçant une nouvelle ère d’appareils intelligents susceptibles de transformer les soins de santé et d’autres secteurs technologiques.