Un equipo de bioingenieros de la Universidad de Illinois (en Estados Unidos) ha desarrollado robots tan minúsculos como un microorganismo, que se autopropulsan para nadar.
Las micromáquinas fueron diseñadas a partir de un modelo de criaturas unicelulares con larga cola o flagelo. Por eso, su aspecto es similar al de los espermatozoides. Además, se mueven como éstos por el esperma.
Para su fabricación, los investigadores crearon inicialmente cada cuerpo de biobot usando un polímero flexible (un compuesto formado por varias moléculas). Después, cultivaron células de corazón cerca de la unión entre la cabeza y el rabo de dicho cuerpo.
En el interior del polímero, las células se autoalinearon y golpearon todas juntas, lo que produjo una onda que viajó en dirección a la cola. Esta onda es la que propulsa hacia delante al biobot.
"Los microorganismos tienen un mundo que sólo vislumbramos a través del microscopio", explica Taher Saif, autor principal del avance en un comunicado de la Universidad de Illinois. "Ésta es la primera vez que un sistema de ingeniería alcanza ese submundo".
Aprovechar la auto-organización celular
Un aspecto interesante del desarrollo de estos biobots ha sido el de la auto-organización de las células. “Un fenómeno emergente destacable", según Saif.
El modo en que las células se comunican entre ellas en la cola de polímero flexible aún no se entiende del todo.Pero las células deben golpearse juntas, en la dirección correcta, para que la cola se mueva. Todo en un diseño mínimo, de sólo una cabeza y un filamento.
“Cuando las células entran en la estructura, interaccionan con ésta y la vuelven funcional”, añade Saif. Los investigadores también probaron a fabricar biorobots de dos colas, que nadaron aún más rápido que los primeros.
Las micromáquinas fueron diseñadas a partir de un modelo de criaturas unicelulares con larga cola o flagelo. Por eso, su aspecto es similar al de los espermatozoides. Además, se mueven como éstos por el esperma.
Para su fabricación, los investigadores crearon inicialmente cada cuerpo de biobot usando un polímero flexible (un compuesto formado por varias moléculas). Después, cultivaron células de corazón cerca de la unión entre la cabeza y el rabo de dicho cuerpo.
En el interior del polímero, las células se autoalinearon y golpearon todas juntas, lo que produjo una onda que viajó en dirección a la cola. Esta onda es la que propulsa hacia delante al biobot.
"Los microorganismos tienen un mundo que sólo vislumbramos a través del microscopio", explica Taher Saif, autor principal del avance en un comunicado de la Universidad de Illinois. "Ésta es la primera vez que un sistema de ingeniería alcanza ese submundo".
Aprovechar la auto-organización celular
Un aspecto interesante del desarrollo de estos biobots ha sido el de la auto-organización de las células. “Un fenómeno emergente destacable", según Saif.
El modo en que las células se comunican entre ellas en la cola de polímero flexible aún no se entiende del todo.Pero las células deben golpearse juntas, en la dirección correcta, para que la cola se mueva. Todo en un diseño mínimo, de sólo una cabeza y un filamento.
“Cuando las células entran en la estructura, interaccionan con ésta y la vuelven funcional”, añade Saif. Los investigadores también probaron a fabricar biorobots de dos colas, que nadaron aún más rápido que los primeros.
Potenciales aplicaciones
Los científicos ven interesantes aplicaciones para su invento a largo plazo. En general, creen que estos minúsculos robots podrían usarse para detectar sustancias químicas o luz, y ser aprovechados para fines médicos o medioambientales.
Por ejemplo, en un futuro, tal vez puedan crearse estructuras de este tipo para esparcirlas por el organismo. Los biobots suministrarían en él medicamentos o realizarían cirugías mínimamente invasivas, e incluso podrían directamente el cáncer.
Robots blandos como micoorganismos acuáticos
Aunque parezca un proyecto de ciencia ficción, el de Saif no es el primero que busca inspiración en microorganismos. La finalidad para crear robots tan pequeños es conseguir que las máquinas puedan llevar a cabo funciones incluso en el interior del cuerpo humano.
En esa línea trabajan también los científicos Antonio de Simone, de Sissa (la Escuela Internacional de Estudios Avanzados de Trieste, Italia) y Marino Arroyo, de la Universidad Politécnica de Cataluña.
Ambos han descrito recientemente en el Journal of the Mechanics and Physics of Solids cómo, inspirándose en microorganismos acuáticos unicelulares, han estudiado los mecanismos de locomoción de unos potenciales "robots blandos".
"Si pienso en los robots del futuro, lo que me viene a la mente son los tentáculos de un pulpo o la trompa de un elefante, en lugar del brazo mecánico de una grúa o el funcionamiento interno de un reloj. Y si pienso en micro-robots, entonces pienso en los organismos unicelulares que se mueven en el agua. Los robots del futuro serán cada vez más como los organismos biológicos", ha explicado al respecto Antonio de Simone.
Los científicos ven interesantes aplicaciones para su invento a largo plazo. En general, creen que estos minúsculos robots podrían usarse para detectar sustancias químicas o luz, y ser aprovechados para fines médicos o medioambientales.
Por ejemplo, en un futuro, tal vez puedan crearse estructuras de este tipo para esparcirlas por el organismo. Los biobots suministrarían en él medicamentos o realizarían cirugías mínimamente invasivas, e incluso podrían directamente el cáncer.
Robots blandos como micoorganismos acuáticos
Aunque parezca un proyecto de ciencia ficción, el de Saif no es el primero que busca inspiración en microorganismos. La finalidad para crear robots tan pequeños es conseguir que las máquinas puedan llevar a cabo funciones incluso en el interior del cuerpo humano.
En esa línea trabajan también los científicos Antonio de Simone, de Sissa (la Escuela Internacional de Estudios Avanzados de Trieste, Italia) y Marino Arroyo, de la Universidad Politécnica de Cataluña.
Ambos han descrito recientemente en el Journal of the Mechanics and Physics of Solids cómo, inspirándose en microorganismos acuáticos unicelulares, han estudiado los mecanismos de locomoción de unos potenciales "robots blandos".
"Si pienso en los robots del futuro, lo que me viene a la mente son los tentáculos de un pulpo o la trompa de un elefante, en lugar del brazo mecánico de una grúa o el funcionamiento interno de un reloj. Y si pienso en micro-robots, entonces pienso en los organismos unicelulares que se mueven en el agua. Los robots del futuro serán cada vez más como los organismos biológicos", ha explicado al respecto Antonio de Simone.
Referencia bibliográfica:
Brian J. Williams, Sandeep V. Anand, Jagannathan Rajagopalan, M. Taher A. Saif. A self-propelled biohybrid swimmer at low Reynolds number. Nature Communications (2014). DOI: 10.1038/ncomms4081.
Brian J. Williams, Sandeep V. Anand, Jagannathan Rajagopalan, M. Taher A. Saif. A self-propelled biohybrid swimmer at low Reynolds number. Nature Communications (2014). DOI: 10.1038/ncomms4081.