Para peneliti di ETH Zurich telah mengembangkan otot buatan yang mengandung gelembung mikro dan dapat dikontrol dengan USG. Di masa depan, otot-otot ini dapat digunakan dalam lingkungan teknis dan medis sebagai lengan penggenggam, penambal jaringan, penghantaran obat yang ditargetkan, atau robot.
Sekilas mungkin terlihat seperti eksperimen material sederhana, karena stimulasi ultrasonik singkat menginduksi strip tipis silikon untuk mulai menekuk dan melengkung. Tapi itu baru permulaan. Sebuah tim yang dipimpin oleh Daniel Ahmed, Profesor Robotika Akustik untuk Ilmu Hayati dan Kesehatan, telah mengembangkan kelas baru otot buatan: membran fleksibel yang merespons USG dengan bantuan ribuan gelembung mikro.
Pola microbubble memfasilitasi gerakan fleksibel
Para peneliti menciptakan otot buatan menggunakan cetakan pengecoran dengan struktur mikro tertentu. Membran silikon yang dihasilkan dalam cetakan ini memiliki pori-pori kecil di bagian bawahnya, masing-masing memiliki kedalaman dan diameter sekitar 100 mikrometer – sekitar lebar rambut manusia. Ketika para peneliti merendam membran dalam air, gelembung mikro kecil terperangkap di pori-pori tersebut.
Saat terkena gelombang suara, gelembung mikro ini mulai berosilasi dan menghasilkan aliran terarah yang menggerakkan otot. Ukuran, bentuk, dan posisi gelembung mikro ini dapat dikontrol secara tepat, sehingga memungkinkan dihasilkannya gerakan mulai dari lengkungan seragam hingga pola seperti gelombang. Otot merespons dalam milidetik dan dapat dikontrol secara nirkabel.
Gerakan mencengkeram lembut dan halus
Para peneliti telah mendemonstrasikan beberapa penerapan otot buatan ini, salah satunya adalah lengan penggenggam mini yang lembut. Dalam sebuah percobaan, mereka mampu dengan hati-hati menjebak larva ikan zebra di dalam air dan kemudian melepaskannya kembali. “Sungguh menarik melihat betapa presisi dan lembutnya gripper berfungsi; setelah itu larva berenang tanpa cedera,” kenang Zhiyuan Zhang, mantan kandidat doktor di bawah bimbingan Ahmed dan salah satu penulis utama studi tersebut, yang telah dipublikasikan di Nature.
Para peneliti juga membuat robot yang menyerupai ikan pari kecil untuk menunjukkan gerakan bergelombang. Lebarnya sekitar empat sentimeter. Dua otot buatan meniru fungsi sirip dada. Ketika para peneliti menerapkan stimulasi ultrasonografi, hal itu menginduksi gerakan bergelombang pada otot, memungkinkan robot mini tersebut meluncur di air tanpa kabel apa pun. “Pergerakan yang tidak teratur merupakan sorotan nyata bagi kami,” kata Ahmed. “Ini menunjukkan bahwa kita dapat menggunakan gelembung mikro untuk mencapai tidak hanya gerakan sederhana tetapi juga pola yang kompleks, seperti pada organisme hidup.”
Prospek jangka panjang dari perangkat ini – yang oleh para peneliti disebut “bot ikan pari” – mencakup penempatan di saluran pencernaan, mungkin untuk melepaskan obat dengan presisi mutlak atau mendukung prosedur invasif minimal. Faktanya, para peneliti telah mempertimbangkan bagaimana ikan pari dapat diangkut ke dalam perut: mereka mengusulkan untuk menggulung robot tersebut dan menempatkannya dalam kapsul yang dikembangkan secara khusus yang dapat ditelan sebelum dilarutkan dalam perut pasien.
Cocok untuk ruang terbatas dan permukaan sensitif
Para peneliti juga menghasilkan struktur silikon kecil seperti roda, yang menampilkan gelembung mikro dengan ukuran berbeda, yang juga dapat digerakkan menggunakan ultrasound. Dalam percobaan dengan usus babi, para peneliti menunjukkan kemampuan mereka untuk menavigasi konvolusi usus dengan merangsang gelembung mikro dengan ukuran berbeda secara berurutan. “Usus adalah lingkungan yang sangat kompleks karena sempit, melengkung, dan tidak beraturan,” jelas Zhan Shi, mantan kandidat doktor di bawah bimbingan Ahmed dan penulis utama studi lainnya. “Oleh karena itu, sangat mengesankan bahwa robot roda kami benar-benar dapat bergerak di sana.”
Para peneliti juga telah mengembangkan patch medis yang, melalui aktivasi USG, mampu melekat pada struktur melengkung. Tambalan ini dapat secara khusus disesuaikan dengan jenis jaringan yang berbeda dan melepaskan obat di lokasi yang tepat, misalnya untuk mengobati bekas luka atau tumor. Dalam percobaan laboratorium, tim telah berhasil mengirimkan pewarna ke lokasi tertentu dalam model jaringan.
Otot lunak dengan potensi aplikasi medis
“Kami memulai dengan melakukan penelitian mendasar sebelum mendemonstrasikan keserbagunaan otot-otot buatan ini, dengan penerapan mulai dari pemberian obat, penggerak di saluran pencernaan, hingga perawatan jantung,” Ahmed merangkum.
Meskipun saat ini teknologi tersebut masih terbatas pada uji coba laboratorium, teknologi ini memiliki potensi besar untuk penerapan medis dan teknis di masa depan. Dalam jangka panjang, otot buatan yang lembut ini dapat membantu pemberian obat dengan lebih tepat dan membuat prosedur menjadi kurang invasif. Dengan menggabungkan biokompatibilitas dengan fleksibilitas dan kontrol nirkabel, keduanya mewakili alat yang menjanjikan untuk aplikasi medis. Bagi para peneliti, perjalanan menuju otot yang dikontrol secara akustik hanyalah permulaan.
Referensi
Shi Z, Zhang Z, Schnermann J, Neuhauss SCF, Nama N, Wittkowski R, Ahmed D: Otot buatan yang dapat diprogram dengan penggerak USG. Alam, 29 Oktober 2025, doi: 10.1038/s41586-025-09650-3
