La ciencia sigue avanzando y esta vez un grupo de investigadores del Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC) han logrado desarrollar robots biológicos utilizando células musculares. Los denominan biorrobots, y son capaces de nadar a velocidades sin precedentes y de autoentrenarse con un esqueleto inteligente impreso en 3D. El avance abre las puertas a una nueva generación de robots biológicos más fuertes y rápidos basados en tejido muscular vivo y bioingeniería.
Anteriormente, varios científicos habían trabajado en los llamados robots biohíbridos o biobots. Estos generalmente estaban compuestos por tejido muscular, ya sea cardíaco o esquelético, y un esqueleto artificial, lo que lograba obtener robots vivos que se arrastran, agarran o nadan. Sin embargo, estaban lejos de emular la capacidad de los organismos naturales en términos de movilidad y fuerza.
El campo de la robótica blanda
Samuel Sánchez, director de esta investigación, señala que su equipo ha aplicado la bioimpresión 3D y el diseño de ingeniería para desarrollar estos biorrobots, de poco más de un centímetro de longitud, que pueden nadar y deslizarse como peces. Lo más destacado es que pueden alcanzar velocidades nunca medidas hasta ahora.
Los investigadores consiguieron la clave para desarrollar estos biorrobots únicos utilizando la contracción espontánea de materiales basados en células musculares, juntamente con un esqueleto innovador y flexible. «Los biorrobots se mueven como gusanos o peces, reaccionan a estímulos eléctricos y ejercen fuerzas y velocidades sorprendentes gracias a su autoentrenamiento con el esqueleto flexible impreso en 3D», ha explicado Sánchez.
Lo más común en este campo de la robótica blanda es que los científicos trabajan con esqueletos rígidos o anclados para preparar robots artificiales. Pero los investigadores del IBEC utilizaron robots biológicos basados en un resorte en forma de serpentín flexible hecho de un polímero llamado PDMS, que primero fue diseñado y optimizado mediante simulaciones. Este tipo de esqueletos no se habían incluido antes en un sistema vivo de robótica blanda. «Nuestros biorrobots son los robots biohídridos nadadores más rápidos hasta la fecha, aumentando su velocidad en 791 veces», dice la investigadora Maria Guix.
Un hallazgo que abre paso al futuro
El hallazgo es tan innovador y abre paso al futuro en la tecnología de los robots biológicos gracias a que mejora el entrenamiento y desarrollo del tejido a través de la autoestimulación mecánica sobre las contracciones espontáneas, lo que crea un bucle de retroalimentación debido a la fuerza restauradora del resorte.
La nueva generación de biorrobots diseñada por los investigadores, también puede hacer otros movimientos. Se deslizan cuando se colocan cerca de la superficie del fondo acuático, asemejándose al estilo de natación de ciertos peces cerca de superficies.
El trabajo del IBEC abre las puertas a una nueva generación de robots biológicos más fuertes y rápidos basados en células musculares, con aplicaciones potenciales tanto para fines ambientales y de administración de fármacos. Pero lo más importante es que en el campo biomédico abre paso a la posibilidad de imprimir modelos musculares en 3D con músculos humanos. Es decir, ofrece la oportunidad de utilizar esta tecnología en plataformas médicas para testar fármacos o para desarrollar prótesis biónicas.
Estudio similar en los EE UU
En 2014 un grupo de investigadores de la Universidad de Illinois, inspirados en las estructuras musculoesqueléticas de los seres vivos, crearon biorrobots andantes que se mueven gracias a unos mini-músculos controlados por pulsos eléctricos.
El modelo buscaba imitar el esquema músculo-tendón-hueso de los seres vivos. Poseen una columna vertebral de hidrogel impreso en 3D, lo suficientemente fuerte como para dar estructura al bio-bot. También son lo suficientemente flexibles para doblarse como una articulación. Contiene estructuras que imitan a los tendones, que unen el músculo al hueso, y que además actúan como pies.
La velocidad del robot puede controlarse mediante el ajuste de la frecuencia de los pulsos eléctricos. Una frecuencia más alta hace que el músculo se contraiga más rápidamente, lo que permite acelerar su avance. Un desarrollo que significó uno de los primeros pasos de la biorrobótica.
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