Robots biohíbridos, el siguiente paso en la revolución robótica

Tradicionalmente, la mayoría de los investigadores habían propuesto robotsbiohíbridos” compuestos por tejido muscular moldeado con un sustrato flexible y habían tenido éxito deformando los músculos con ese sustrato para que agarraran, bombearan, caminaran y nadaran.

El nuevo campo de la robótica biohíbrida implica el uso de tejido vivo dentro de los robots, en lugar de usar simplemente metal y plástico. Según explica la Universidad de Tokio, el músculo es un componente clave porque le proporciona al robot la fuerza motriz necesaria para hacer movimientos.

La nueva revolución robótica es la de los robots blandos, construidos con materiales inteligentes, flexibles y adaptables, que se asemejan más a las criaturas orgánicas. Y dentro de esta línea, aún hay un paso más allá: los robots biohíbridos o biorrobots, que incorporan tejidos biológicos.

Este robot blando con forma de raya nada con movimientos de aleta y gira siguiendo estímulos luminosos aplicados externamente. Crédito: Disease Biophysics Group (Harvard)

La combinación entre organismos vivos y dispositivos artificiales se nos ha hecho familiar a través del concepto del cíborg (organismo cibernético). Este enfoque consiste en restaurar o mejorar las capacidades del ser orgánico, habitualmente un humano, mediante artefactos tecnológicos. Por su parte, los robots biohíbridos son en cierto modo la idea opuesta: utilizar tejidos o células vivas para dotar a la máquina de funciones que sería difícil conseguir de otro modo. Y si los robots blandos buscan lograrlo mediante materiales sintéticos, ¿por qué no hacerlo directamente con materiales vivos?

En el caso de los robots blandos, sus ventajas son apreciables. Su mayor flexibilidad los capacita para moverse más como organismos vivos que como máquinas, lo que les permite “interactuar con el cuerpo humano de forma segura”, en palabras de Rossiter. Lo que incluye también el interior del cuerpo: las aplicaciones médicas son una de las aspiraciones de estas tecnologías, que se basan en el uso de materiales biocompatibles y biodegradables. Tienen además la ventaja de no necesitar baterías, ya que son capaces de generar su propia electricidad a partir de compuestos de su entorno. Actualmente incluso la NASA está investigando el desarrollo de robots blandos destinados a la exploración de otros mundos del Sistema Solar.

Los humanos nos aferramos a poseer partes robóticas en nuestros cuerpos, y a la par, trabajamos para adaptar partes humanas a los robots.

Máquinas hechas con tejidos vivos

Los robots biohíbridos tienen el potencial de ser totalmente autónomos, inteligentes y autoensamblables.

La capacidad de regeneración, una de las propiedades que los ingenieros tratan de implementar en los robots del futuro, es una peculiaridad de los tejidos vivos. Como también lo es el hecho de que las células no necesitan electricidad para funcionar, sino nutrientes; serán robots que no se enchufarán, sino que comerán.

Morimoto y su equipo lograron incorporar músculos en un robot “bio híbrido” en una especie de “pares antagónicos”, casi como un movimiento de espejo, para lograr un movimiento de 90 grados. La estructura robótica sobre la que instalaron un par de músculos funcionales incluía una articulación giratoria, anclajes donde los músculos podían unirse, y electrodos para proporcionar el estímulo para inducir la contracción muscular.

Para la parte muscular del robot, en vez de extraer un músculo ya formado en un cuerpo humano, el equipo de ingenieros y biólogos creció uno de cero. Para esto, utilizaron láminas de hidrogel que contenían células precursoras musculares llamadas mioblastos, agujeros para unir estas láminas a los anclajes del esqueleto del robot y bandas para alentar a las fibras musculares a formarse de forma alineada.

Cómo mover músculos artificialmente

Obviamente, los robots biohíbridos aún deberán superar grandes escollos. Las células vivas son delicadas; el organismo les proporciona la protección y las condiciones ambientales que requieren, algo difícil de conseguir en un robot. Por otra parte, los músculos necesitan una estimulación eléctrica para actuar, que en el caso del dedo robótico y de la medusa de Harvard y Caltech se suministra mediante electrodos.

Sin embargo, existe otra opción más deseable, y es poder activar los músculos mediante la estimulación eléctrica natural que en el organismo proporcionan las motoneuronas, neuronas especializadas en el control de las fibras musculares. Los investigadores ya han logrado crear in vitro cultivos combinados de células musculares y motoneuronas similares a los sistemas de los seres vivos.

“Esta es la primera generación de robots biohíbridos”. En el futuro, “podrán utilizarse tanto para propósitos medioambientales como médicos, para la administración de fármacos in vivo y para ensayar la eficacia de los medicamentos. En el medio ambiente pueden emplearse para la detección de contaminantes y para su eliminación”. Y en el horizonte aún se divisa un avance más, en el que algunos investigadores ya están trabajando: sustituir los materiales sintéticos de los cuerpos y esqueletos de los biorrobots por otros de origen biológico como el colágeno. Entonces ya no hablaremos de ingeniería robótica, sino de ingeniería de organismos diseñados específicamente con misiones concretas. Como vaticina Rossiter, “estamos en el principio de una nueva revolución”.

Fuente: Xinhuanet, IIS, Robotics Sciencemag



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Publicado por Azul Web en Martes, 22 de octubre de 2019

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Ernesto Mota
Nací en el d.f., sigo siendo defeño, hoy radico en la hermosa ciudad de Cuernavaca, Morelos, soy Ing. en Sistemas computacionales, con un posgrado en Tecnologías de información, Doctorando en ambientes virtuales de aprendizaje y realidad aumentada, Tecnólogo es mi categoría laboral, y mi linea de investigación es la realidad aumentada aplicada a nuevos entornos de aprendizaje.

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