Robots biológicos que reaccionan a estímulos eléctricos

Foto de un biobot desarrollado por el IBEC catalán, en la que se aprecia la estructura plástica. Imagen: IBEC

Investigadores del IBEC en Barcelona han creado robots biológicos que reaccionan a estímulos eléctricos, tienen una fuerza sorprendente y  avanzan por un líquido a velocidades increíbles ¿Sabes que es un “Biobot” o la “Robótica blanda”? 

Los “Biobots” o robots híbridos son robots que normalmente se componen de tejido muscular (cardíaco o esquelético) y un esqueleto artificial, que pueden arrastrarse, agarrarse o nadar. Realmente no son nuevos realmente y la ciencia lleva trabajando en ellos desde hace años!

Estos biobots se enmarcan en la conocida como “Robótica Blanda”, la cual trata de imitar las acciones de la naturaleza y los organismos vivos, como desplazarse, observar su entorno e interactuar con él. Con estos objetivos en mente los biobots se diseñan usando materiales flexibles y ajustables capaces de adaptarse al entorno de la forma más efectiva y eficiente. Uno de los mayores problema -hasta ahora- es que no alcanzaban la velocidad para desplazarse o la fuerza de un ser vivo.

Robot ”blando” con forma de pulpo creado en la Facultad de Ingeniería Industrial de Purdue- Imagen: Ingenieria.es

​Pero ahora, investigadores del Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC) han superado algunos de esos problemas y han creado unos dispositivos de poco más de un centímetro de longitud, que pueden nadar y deslizarse como peces o bacterias a velocidades sin precedentes.

Solo miden algo más de un cm! Increíble no? Porque una de las dificultades (y a veces ventajas) de estos dispositivos es que son muy, muy pequeños –hablamos de #nanorobótica- y cómo puedes imaginar es muy difícil diseñar componentes y piezas con esos tamaños!

Para conseguir estas propiedades tan sorprendentes en un tamaño minúsculo han usado un innovador esqueleto flexible que se imprime en 3D y el movimiento se ha obtenido  a través de la contracción espontánea de materiales basados en células musculares.

Aunque la mayoría de los diseños se basan en esqueletos” rígidos” o “anclados”, los investigadores del IBEC  han utilizaron robots biológicos basados en un resorte en forma de serpentín flexible hecho del polímero polidimetilsiloxano (PDMS). 

De izquierda a derecha, María Guix, Samuel Sánchez y Judith Fuentes, desarrolladores del estudio. Imagen:IBEC

Para poder crear estos fantásticos diseños orgánicos primero se deben realizar en un ordenador y luego optimizarlos generando simulaciones, para una vez que los resultados son óptimos, gracias a las impresoras 3D hacerlos realidad.

El éxito de estos nuevos biorobots del IBEC radica en el fenómeno de “autoentrenamiento”: autoestimulación mecánica sobre las contracciones espontáneas, creando un bucle de retroalimentación debido a la fuerza restauradora del resorte.

El secreto que les permite desplazarse está en la asimetría de su arquitectura. Al contraerse las células musculares que lo compones - con estímulos o de forma autónoma- la parte más débil de este esqueleto cede y se produce el movimiento. Actúa  como un muelle, así, este movimiento crea un bucle que se retroalimenta con la fuerza que le devuelve el  propio “muelle”, lo que provoca, además del movimiento, que las células se ejerciten de forma independiente  (a lo que  llaman “autoentrenamiento”)

El resultado de este nuevo diseño que permite el autoentrenamiento, ha hecho que estos biobots del IBEC sean los robots biohídridos nadadores más rápidos hasta la fecha, aumentando su velocidad en 791 veces respecto a otros biobots con células musculares!
 
Las aplicaciones de estos nuevos biobots son innumerables en muchos campos y nos acercan soluciones a problemas que hasta hace poco solo parecían ciencia ficción: Administración de fármacos, desarrollo de prótesis biónicas, soluciones medioambientales, testado de medicamentos, etc
 
¿Te imaginas en el futuro las ventajas de usar estos pequeños dispositivos? Llevar fármacos directamente a la zona de un tumor en enfermos de cáncer, acceder a realizar cirugías de precisión en lugares imposibles o limpiar aguas contaminadas!
 
Puedes saber más sobre este fantástico proyecto de biorobots  leyendo el “abstract” publicado en la revista Science Robotics, firmado por investigadora del IBEC y liderado por Samuel Sánchez 

https://robotics.sciencemag.org/content/6/53/eabe7577

Autores: Nerea González y Mani González
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