Una tuta stampata in 3D consente agli scarafaggi cyborg di muoversi sott’acqua

Gli scarafaggi non sono certo tra le creature che si vorrebbero incontrare. Eppure, i ricercatori della Nanyang Technological University e della Waseda University li hanno trasformati in potenziali strumenti per le operazioni di soccorso, dotando insetti vivi di una tuta subacquea stampata in 3D che permette loro di muoversi anche in ambienti allagati.

Può sembrare la trama di un film di fantascienza, ma è il punto di partenza di uno studio pubblicato su Nature Communications. I ricercatori hanno sviluppato insetti cyborg radiocomandati capaci di spostarsi sia sulla terraferma sia sott’acqua e di rimanere attivi per ore, anche in spazi angusti e in condizioni estreme, dove esseri umani e robot convenzionali incontrano maggiori difficoltà operative.

Invece di costruire un robot in grado di imitare uno scarafaggio, i ricercatori hanno utilizzato l’insetto vivo, integrandolo con componenti elettronici. È questo il principio alla base degli insetti cyborg: sistemi ibridi che sfruttano le capacità naturali dell’animale, anziché tentare di riprodurle artificialmente.

Utilizzando blatte sibilanti del Madagascar, il team ha combinato le capacità naturali degli insetti con uno zainetto elettronico di controllo già esistente e con un nuovo sistema respiratorio stampato in 3D, rendendoli così in grado di operare sia sulla terraferma sia sott’acqua.

Perché proprio uno scarafaggio?

La scelta non è casuale. Gli scarafaggi riescono a infilarsi in fessure larghe pochi millimetri, ad arrampicarsi su detriti e superfici irregolari, a rimettersi rapidamente in posizione quando vengono rovesciati e a continuare a muoversi per ore con un consumo energetico minimo.

Gli ingegneri lavorano da anni per riuscire a riprodurre anche solo alcune di queste capacità nei robot di piccole dimensioni.

Sulla terraferma, la resistenza degli scarafaggi permette loro di rimanere attivi a lungo. Sott’acqua, invece, la situazione cambia rapidamente. Questi insetti respirano attraverso piccole aperture laterali chiamate spiracoli. Una volta sommersi, gli spiracoli non riescono più a svolgere la loro funzione e l’insetto non può assorbire ossigeno.

È proprio questo il problema che i ricercatori hanno cercato di risolvere.

Una muta da sub stampata in 3D

La soluzione sviluppata dal team è una vera e propria attrezzatura da immersione in miniatura: un guscio flessibile stampato in 3D che avvolge l’addome dell’insetto e opera separatamente dallo zainetto elettronico utilizzato per controllarne i movimenti.

Grazie a questo sistema, gli insetti sono rimasti attivi sott’acqua fino a tre ore. Senza la tuta, la loro autonomia si fermava a circa due minuti.

Adattare il dispositivo al corpo di un insetto vivo è stato più complesso di quanto possa sembrare. La struttura doveva essere leggera, impermeabile e modellata con precisione, in modo da non interferire con i movimenti naturali dello scarafaggio. Tre requisiti difficili da soddisfare contemporaneamente senza ricorrere alla stampa 3D.

Crediti foto: Nature Communications

Ogni componente è stato realizzato in base alla corporatura del singolo insetto. L’elemento centrale del sistema è un serbatoio di ossigeno stampato in 3D con una resina trasparente a base di PMMA, un materiale chimicamente affine all’acrilico.

Al suo interno si trova una spugna rivestita di biossido di manganese che, a contatto con una piccola quantità di perossido di idrogeno, genera ossigeno. Quest’ultimo viene poi convogliato attraverso sottili tubi in silicone direttamente verso gli orifizi respiratori dell’insetto.

Il guscio che racchiude il serbatoio è invece realizzato in resina flessibile, così da seguire i movimenti dello scarafaggio senza ostacolarli.Anche i connettori che collegano il guscio agli spiracoli sono stati stampati su misura. Le due coppie di aperture respiratorie hanno infatti forme differenti e richiedono raccordi specifici per garantire una tenuta adeguata.

Gli scarafaggi cyborg possono diventare strumenti di soccorso?

Non si tratta soltanto di un’ipotesi teorica. Gli insetti cyborg sviluppati dal team di Hirotaka Sato sono già stati impiegati in operazioni reali di ricerca e soccorso, tra cui l’Operazione Lionheart, avviata dopo il terremoto di magnitudo 7,7 che ha colpito il Myanmar nel marzo 2025.

Il gruppo di ricerca sta ora lavorando a ulteriori sviluppi della tecnologia, con particolare attenzione alle applicazioni per l’ispezione delle infrastrutture.

“La nostra nuova tuta subacquea per insetti funziona come la bombola di ossigeno utilizzata dai subacquei. Genera ossigeno e lo convoglia direttamente verso gli orifizi respiratori dell’insetto, permettendo allo scarafaggio cyborg di sopravvivere e muoversi in ambienti sommersi o poveri di ossigeno“, ha spiegato Hirotaka Sato, professore presso la School of Mechanical and Aerospace Engineering della NTU Singapore.

Secondo i ricercatori, il sistema potrebbe essere applicato anche ad altre specie. Locuste e coleotteri utilizzano infatti un apparato respiratorio simile, basato sugli spiracoli. In teoria, una versione adattata della tuta potrebbe quindi essere sviluppata anche per questi insetti.

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