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Nelle zone colpite da terremoti o crolli potrebbero presto arrivare scarafaggi cyborg capaci non solo di trovare i sopravvissuti, ma anche di somministrare loro un farmaco. È la scommessa di un gruppo di ricerca australiano che ha messo insieme biologia e microelettronica, partendo da un problema molto concreto: sotto le macerie ci sono fessure troppo strette perfino per i piccoli robot e i droni già impiegati nelle operazioni di soccorso. Spazi in cui non passa un essere umano e non passa nemmeno una macchina.
Da qui l’interesse crescente verso gli insetti cyborg, cioè insetti vivi equipaggiati con componenti elettronici e pilotati a distanza. Agili, leggerissimi, con un consumo energetico ridicolo rispetto a qualsiasi robot. Il limite, fino a oggi, era che questi sistemi sapevano fare una cosa sola: localizzare le vittime. Nessuna possibilità di intervenire.
Paraborg, lo scarafaggio rinoceronte che diventa paramedico
Il progetto si chiama Paraborg e nasce dalla collaborazione tra la University of Queensland e la University of New South Wales. La scelta è caduta sullo scarafaggio rinoceronte, Macropanesthia rhinoceros, specie che vive nel nord del Queensland e che ha una caratteristica preziosa: è grosso. Lunghezza tra gli 84 e gli 87 mm, peso tra i 34 e i 40 grammi. Abbastanza per portare qualcosa addosso.
“Negli ultimi vent’anni gli insetti cyborg sono stati progettati per missioni di ricerca ed esplorazione. Noi abbiamo voluto fare un passo in più”, spiega Tan Vo Doan, ricercatore di biorobotica alla UQ. Il gruppo ha realizzato due versioni: una con una telecamera, per riprendere le condizioni della vittima, e una con un meccanismo di iniezione automatica, l’AIM, per somministrare medicinali.
Il controllo avviene tramite elettrodi impiantati nelle antenne e nelle placche caudali dell’insetto. Stimolando l’antenna sinistra lo scarafaggio gira a destra, stimolando la destra gira a sinistra, e più sale la frequenza dello stimolo, in un intervallo che va dai 10 ai 50 Hz, più ampio diventa l’angolo di curva. Stimolando entrambe le placche caudali, invece, aumenta la velocità di avanzamento. Combinando i due segnali si ottiene un controllo abbastanza preciso della traiettoria.
Come funziona l’iniezione e quanto è affidabile
L’AIM è un dispositivo minuscolo che spara una siringa sfruttando la forza di una molla. Il liquido viene spinto dal tappo di gomma della siringa grazie alla pressione dell’anidride carbonica prodotta dalla reazione tra acido citrico e bicarbonato di potassio. La pressione raggiunge il picco, circa 470 kPa, in media in 4.5 secondi. Testato da solo, il sistema ha registrato una riuscita del 74% su bersagli in silicone e del 90% su pelle di maiale, con l’ago che penetrava fino a circa 5.5 mm di profondità.
Il carico massimo sostenibile da uno di questi insetti è stimato attorno ai 50 grammi, una volta e mezza il peso corporeo. Gli esemplari attrezzati con l’AIM sono cresciuti di circa 15 mm in altezza e 17 grammi in peso, senza però perdere la normale capacità di movimento.
Nella prova sul campo il team ha guidato uno scarafaggio attraverso tre punti di controllo, per poi fargli somministrare l’iniezione su un bersaglio simulato. Quando l’insetto cominciava a rispondere meno agli stimoli, i ricercatori alzavano la frequenza di 10 Hz o stimolavano l’antenna opposta per correggere la direzione. Con questi aggiustamenti l’insetto ha raggiunto tutti i checkpoint a ogni tentativo. L’iniezione entro 150 mm dal bersaglio ha toccato una riuscita di circa il 95%, mentre l’intera sequenza, dalla partenza alla somministrazione, si è fermata al 72%. “Serve mantenere una stabilità sufficiente per arrivare al bersaglio, individuarne la posizione con precisione ed eseguire l’iniezione”, osserva Hai Nyan Le, dottorando.
Il gruppo ha anche dimostrato il lavoro di squadra tra due esemplari: uno con la telecamera individua il bersaglio, l’altro si sposta fino a quel punto e un operatore umano esegue l’iniezione guardando le immagini in diretta.
Anestesia, limiti e prospettive
Durante l’installazione di elettrodi e microchip gli insetti vengono anestetizzati, e una volta rimossi i dispositivi continuano a vivere normalmente. Il team aveva già sviluppato uno scarabeo cyborg capace di arrampicarsi su pareti verticali, ma gli scarafaggi, più grandi, si prestano meglio a compiti di soccorso specializzati. “Invece di creare un unico robot adatto a tutto, sfruttiamo i punti di forza innati dei diversi insetti e possiamo cambiare l’equipaggiamento in base alla missione”, spiega Vo Doan.
L’esperimento, va detto, non ha riprodotto le condizioni reali di un disastro: detriti, terreno irregolare, passaggi strettissimi. Si sta valutando anche un metodo di iniezione più sicuro, a contatto ravvicinato con una molla più morbida, oppure un cerotto a microaghi da premere semplicemente sulla pelle. Dal Dipartimento dei vigili del fuoco e soccorso del New South Wales è arrivato un commento favorevole: la tecnologia potrebbe allargare il raggio d’azione delle squadre. Secondo Vo Doan, con le risorse necessarie per accelerare ricerca e test sul campo, una squadra di insetti da soccorso operativa in zone di disastro reali potrebbe diventare realtà entro 5 o 10 anni.
