Publié le 23 octobre 2025 11h04. Des chercheurs américains ont mis au point des nanorobots souples, inspirés de l’art du pliage origami, capables d’administrer des médicaments de manière ciblée et non invasive, ouvrant la voie à des traitements moins agressifs et plus précis.
- Des nanorobots médicaux, contrôlables à distance par champs magnétiques ou électriques, ont été développés.
- Ces robots sont fabriqués à partir de matériaux magnétoactifs et de structures en origami, leur permettant d’adopter de multiples formes.
- Des tests ont démontré leur efficacité dans un modèle d’estomac simulé pour le traitement des ulcères gastriques.
Une avancée majeure dans le domaine de la robotique médicale pourrait transformer l’administration de médicaments et les procédures mini-invasives. Une équipe de l’Université d’État de Caroline du Nord a conçu ces nanorobots, ou robots souples, en s’inspirant des principes de l’origami robotique. Leur particularité réside dans leur capacité à changer de forme et à être pilotés à distance grâce à des champs magnétiques ou électriques.
Cette innovation, qui combine la souplesse des matériaux et la reconfigurabilité des structures, promet des traitements plus précis et moins traumatisants pour les patients, selon un communiqué de l’université et des publications récentes dans les revues Advanced Functional Materials (https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202516404) et Science Advances (https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adx4359).
La nouvelle génération de nanorobots médicaux repose sur l’intégration de matériaux magnétoactifs avec des structures en origami, permettant à des dispositifs extrêmement fins et flexibles de prendre de multiples formes et d’exercer différentes fonctions.
Selon Science Advances, ces « métabots » sont construits à partir de feuilles de polymère découpées selon des motifs spécifiques, qui peuvent être pliées en des centaines de configurations stables. En appliquant de fines couches de matériaux sensibles aux champs magnétiques ou électriques, les chercheurs transforment ces feuilles plates en robots capables de se déplacer, de saisir des objets ou de s’adapter à différents environnements.
Jie Yin, professeur de génie mécanique et aérospatial à l’Université d’État de Caroline du Nord et auteur principal de l’une des études, a expliqué que l’incorporation de films minces réagissant à l’électricité ou au magnétisme dans de simples feuilles de polymère permet de modifier leur forme à distance. En reliant plusieurs de ces feuilles, on obtient des robots capables de rester à plat ou de se plier jusqu’à 256 configurations différentes, multipliant ainsi leurs possibilités d’action.
Le fonctionnement de ces robots souples repose sur une technique d’impression 3D permettant de fabriquer des films magnétiques d’une épaisseur de seulement 0,8 mm, composés d’élastomères et de particules ferromagnétiques.
Selon Advanced Functional Materials, la clé réside dans la forte concentration de particules magnétiques, atteignant jusqu’à 75 % en poids, qui confère aux films une réponse magnétique puissante et flexible. Xiaomeng Croc, professeur adjoint au Wilson College of Textiles, a souligné que cette technique permet d’imprimer un film mince qui est placé directement sur les parties importantes du robot origami sans réduire significativement sa surface.
Le processus de fabrication utilise une combinaison de durcissement thermique par lumière ultraviolette et par chaleur, permettant de consolider instantanément des géométries complexes. Une fois imprimés, les films sont aimantés dans la direction souhaitée et adhèrent aux structures origami.
Lors de l’application d’un champ magnétique externe, ces « muscles » magnétiques agissent comme des actionneurs, provoquant des mouvements de rotation, de contraction ou de déplacement en fonction de l’orientation du champ et de la configuration du robot. Le contrôle à distance s’effectue à l’aide d’aimants permanents ou de bobines de Helmholtz, et la vitesse ou le type de mouvement est ajusté en faisant varier l’intensité et la fréquence du champ magnétique.
Science Advances ajoute qu’en intégrant des matériaux piézoélectriques dans les films, il est possible d’induire des vibrations contrôlées par tension, élargissant ainsi les options de mouvement et de manipulation des robots.
L’un des développements les plus remarquables est un robot origami conçu pour l’administration de médicaments de manière non invasive dans le traitement des ulcères gastriques. Selon l’université et Advanced Functional Materials, cet appareil utilise un modèle Miura-Ori, qui permet de replier une grande surface en un volume compact, facilitant son ingestion dans une capsule. Une fois dans l’estomac, le robot se déploie automatiquement et, guidé par un champ magnétique externe, se positionne au-dessus de l’ulcère pour libérer le médicament de manière localisée et contrôlée.
Des tests ont été effectués sur un modèle d’estomac simulé, où le robot a démontré sa capacité à se déployer, à naviguer vers le site cible et à rester stationnaire grâce à une interaction magnétique avec des films externes.
Ce système permettait une libération progressive du médicament sans interférer avec les activités quotidiennes du patient. De plus, la biocompatibilité des matériaux a été validée in vitro et in vivo, sans cytotoxicité ni réaction inflammatoire significative observée.
Un autre exemple est le robot « rameur », qui utilise une double structure Miura-Ori pour se déplacer sur des surfaces irrégulières et surmonter des obstacles jusqu’à 7 mm de haut. Sa vitesse et sa capacité à s’adapter à différents terrains, y compris le sable, sont régulées par le champ magnétique appliqué, ce qui en fait une plateforme polyvalente pour les applications biomédicales et d’exploration.
Contrairement aux actionneurs traditionnels, qui nécessitent généralement des composants rigides, des câbles ou des sources d’alimentation externes, les robots souples en origami développés à l’Université d’État de Caroline du Nord fonctionnent sans fil et maintiennent une grande flexibilité et 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 précédentes, permettant une intégration plus sûre et plus efficace dans les dispositifs médicaux.
Les tests de biocompatibilité ont montré que les films magnétiques ne provoquent pas de toxicité cellulaire ni de réponses immunitaires indésirables, ce qui conforte leur potentiel pour des applications cliniques. De plus, la densité de ces matériaux n’est que légèrement supérieure à celle du papier standard, ce qui facilite leur expulsion naturelle du corps après avoir rempli leur fonction.
Le potentiel de ces nanorobots médicaux et des robots en origami doux va au-delà de la médecine. Science Advances souligne que la capacité de ces dispositifs à adopter de multiples formes et modes de mouvement les rend adaptés aux tâches de manipulation délicates, à l’exploration dans des environnements complexes et aux applications dans l’espace, telles que les panneaux solaires déployables ou les robots d’inspection.
Jie Yin a résumé l’objectif des équipes de recherche en soulignant que leur ambition est de connecter les métamatériaux et la robotique, et que les résultats obtenus sont prometteurs.
Xiaomeng Croc a souligné l’importance de la polyvalence, affirmant que la diversité des structures d’origami capables de fonctionner avec ces « muscles » élargit les possibilités de résoudre des problèmes dans des domaines allant de la biomédecine à l’exploration spatiale.
Le développement de ces robots reconfigurables et contrôlables à distance représente une avancée vers des systèmes médicaux plus précis, plus sûrs et adaptables, et anticipe une nouvelle ère d’appareils intelligents capables de transformer les soins de santé et d’autres domaines technologiques.
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