Des muscles magnétiques doux alimentent des robots origami innovants à usage biomédical

Publié le 21 octobre 2025 18h18. Des chercheurs ont mis au point une nouvelle technique d’impression 3D permettant de créer des robots souples, actionnés par magnétisme, capables de se faufiler dans le corps humain pour administrer des médicaments de manière ciblée et non invasive.

• Des « muscles magnétiques » imprimés en 3D permettent de contrôler le mouvement de structures complexes d’origami.
• Ces robots miniatures pourraient révolutionner l’administration de médicaments, notamment pour traiter les ulcères.
• La technique surmonte les limitations des actionneurs magnétiques traditionnels en offrant une plus grande flexibilité et une force accrue.

Une équipe de l’Université d’État de Caroline du Nord a développé une méthode innovante pour créer des actionneurs magnétiques souples, intégrés à des structures d’origami. Ces robots, fins comme du papier, sont capables de se déplacer et de se transformer sous l’influence d’un champ magnétique externe, ouvrant la voie à des applications médicales prometteuses.

Le secret de cette avancée réside dans l’infusion d’élastomères, des matériaux de type caoutchouc, avec des particules ferromagnétiques. Grâce à l’impression 3D, les chercheurs ont pu créer un film mince et flexible qui agit comme un « muscle » lorsqu’il est exposé à un champ magnétique. Contrairement aux aimants rigides traditionnels, ce film s’intègre parfaitement aux structures d’origami sans entraver leur mouvement.

« Traditionnellement, les actionneurs magnétiques utilisent de petits aimants rigides, comme ceux que l’on trouve sur les réfrigérateurs. On les place sur la surface d’un robot souple pour le faire bouger », explique Xiaomeng Fang, professeure adjointe au Wilson College of Textiles et principale auteure de l’étude. « Avec cette technique, nous pouvons imprimer un film mince que nous pouvons placer directement sur les parties importantes du robot origami sans réduire significativement sa surface. »

L’une des applications envisagées par les scientifiques est l’administration ciblée de médicaments aux ulcères. Ils ont conçu un robot basé sur un modèle d’origami appelé Miura-Ori, qui permet de replier une grande surface plane en un volume réduit. Les « muscles » magnétiques sont fixés aux facettes de l’origami et, lorsqu’ils sont activés par un champ magnétique, aident le robot à s’ouvrir et à se diriger vers l’ulcère. La structure Miura-Ori est particulièrement adaptée à cette tâche, car elle peut être ingérée comme un petit objet puis se déployer pour libérer le médicament sur une large surface.

Des tests ont été réalisés avec un faux estomac, constitué d’une sphère en plastique remplie d’eau tiède. Les chercheurs ont réussi à guider le robot à travers cet environnement simulé, à le positionner au niveau de l’ulcère, à le déployer et à le fixer en place grâce aux films magnétiques souples. Cette configuration permet une libération contrôlée et régulière du médicament, offrant une alternative sûre et non invasive aux traitements traditionnels.

Les tentatives précédentes d’utilisation de particules ferromagnétiques avaient été limitées par l’incapacité à intégrer suffisamment de particules pour générer une force suffisante. Le problème venait du fait qu’une concentration élevée de particules rendait le caoutchouc noir, absorbant ainsi les rayons UV nécessaires à sa solidification. Pour résoudre ce problème, les chercheurs ont ajouté une plaque chauffante sous la plaque collectrice, augmentant ainsi l’énergie lumineuse UV disponible.

« L’ajout de la plaque chauffante nous a permis d’utiliser une concentration de particules ferromagnétiques beaucoup plus élevée que d’habitude, ce qui a constitué une véritable avancée. Plus vous pouvez utiliser de particules, plus vous pouvez générer de force magnétique. »

Xiaomeng Fang, professeure adjointe, Wilson College of Textiles

L’équipe a également développé un second robot origami, conçu pour se déplacer en rampant. En plaçant les « muscles » magnétiques dans des zones spécifiques, ils provoquent une contraction qui soulève l’avant du robot et rapproche l’arrière, créant ainsi un mouvement de pas. Ce robot est capable de franchir des obstacles jusqu’à 7 millimètres de haut, avec une vitesse réglable en fonction de l’intensité et de la fréquence du champ magnétique, et de s’adapter à différents types de terrains, y compris le sable.

Ces deux robots démontrent le potentiel considérable des actionneurs magnétiques souples et des structures origami en robotique. « Il existe de nombreux types de structures d’origami avec lesquels ces muscles peuvent travailler, et ils peuvent aider à résoudre des problèmes dans des domaines allant de la biomédecine à l’exploration spatiale », conclut Fang. « Il sera passionnant de continuer à explorer davantage d’applications pour cette technologie. »