El futuro de la robótica estará intrínsecamente relacionado con la biología si la tendencia a fabricar robots biohíbridos se consolida. Esta técnica consiste en insertar células vivas en los dispositivos y combinar su versatilidad con la inteligencia artificial y la memoria de los chips. Así, se ha fabricado una manta raya robótica que funcionaba con células cardiacas de rata y robots que se arrastran gracias a las células motoras y nerviosas de una babosa marina. La idea se basa en hacer crecer tejidos vivos sobre esqueletos robóticos y combinar ambos materiales para generar nuevos tipos de movimiento y resolver tareas de forma más eficiente. Pero estos prototipos se han encontrado hasta ahora con un gran inconveniente: los tejidos tienden a encoger con el uso y duran muy poco tiempo operativos.
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El equipo de Yuya Morimoto presenta esta miércoles en la revista Science Robotics una posible solución a este problema mediante un mecanismo que permite reproducir el movimiento de contracción y relajación de los músculos vivos y con mayor periodo de vida útil. Los autores han resuelto las principales dificultades técnicas afrontando el problema desde una nueva perspectiva: en lugar de incorporar células musculares desarrolladas optaron por incluir células precursoras llamadas mioblastos en pequeñas láminas de hidrogel que posteriormente crecían hasta convertirse en células musculares esqueléticas plenamente funcionales. Los investigadores también incorporaron estas células en parejas antagónicas, imitando a las células en organismos vivos, con lo que consiguieron un funcionamiento óptimo de más de una semana.
“El hecho de que ejercieran fuerzas contrapuestas hizo que dejaran de encoger y deteriorarse”
El prototipo presentado es un sencillo esqueleto robótico en el que, como si se tratara de un par de dedos humanos que hacen la pinza, hay una serie de músculos que se contraen o relajan para inducir el movimiento, una articulación móvil, anclajes a los que los músculos se pueden adherir y una serie de electrodos que conducen la señal eléctrica que contrae las células musculares. Para dirigir el crecimiento de los tejidos, los científicos hicieron una serie de hendiduras para que las fibras musculares se alinearan de la manera deseada. “Una vez que hablamos desarrollado los músculos, los usamos de manera exitosa como parejas antagonistas en el robot, con una que se contrae y otra que se expande, igual que en el cuerpo”, explica Shoji Takeuchi, coautor del estudio. “El hecho de que ejercieran fuerzas contrapuestas entre sí hizo que dejaran de encoger y deteriorarse, como había sucedido en estudios anteriores”.
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El equipo de Morimoto probó los robots en diferentes situaciones, como atrapar un anillo y colocarlo en otro lugar o poner a dos robots para trabajar juntos y recoger un objeto cuadrado. El resultado mostró que los robots pueden desarrollar estas sencillas tareas con eficacia, gracias a la activación de una especie de dedo flexible que gira 90 grados gracias a las fibras musculares. “Nuestros hallazgos muestran que, utilizando esta disposición antagonista de los músculos, estos robots pueden mimetizar las acciones de un dedo humano”, explica el autor principal. “Si podemos combinar mas músculos de este tipo en un solo dispositivo, deberíamos ser capaces de reproducir el complejo juego muscular que permite funcionar a nuestras manos, brazos y otras partes del cuerpo”.
Referencia: “Biohybrid robot powered by an antagonistic pair of skeletal muscle tissues” (Science Robotics)
