Por Canuto  

Ingenieros del MIT desarrollaron un robot acuático flexible que usa una capa de células musculares vivas para aletear y avanzar cuando recibe destellos de luz. El prototipo, hecho sobre una película de gel, logró nadar y girar por un laberinto sencillo, aunque su velocidad todavía está lejos de la de un nadador olímpico.
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  • El dispositivo tiene dos aletas cubiertas por una capa de células musculares más delgada que un cabello, que se contraen cuando reciben luz.
  • La estructura de gel optimizada permitió al equipo alinear las células y mejorar la fuerza de sus contracciones.
  • En su velocidad máxima, el robot avanza cerca de cuatro longitudes corporales por minuto y logró recorrer un laberinto acuático.

Un robot flexible, delgado como una película y propulsado por células musculares vivas consiguió nadar y girar en un laberinto acuático mediante destellos de luz. El prototipo fue desarrollado por ingenieros del MIT y el trabajo se publicó en la revista Advanced Functional Materials, según la información del MIT. El medio describió el dispositivo como un nadador biohíbrido de dos aletas.

La estructura combina una película de gel con tejido muscular cultivado, en lugar de depender de un motor convencional para generar movimiento. Al iluminar una de sus aletas, las células de esa superficie se contraen y hacen que el material aletee; con destellos alternados entre ambos lados, los investigadores pueden modificar la dirección y la velocidad del robot.

Un nadador activado por destellos de luz

El llamado aquabot tiene un esqueleto de gel aproximadamente del largo y el ancho de una tira de goma de mascar, dividido en dos mitades que funcionan como aletas. Sobre cada una crece una capa de células musculares vivas mucho más delgada que un cabello, modificadas genéticamente para responder a la luz. Esa respuesta celular convierte la contracción de un tejido microscópico en un movimiento capaz de empujar el robot a través del agua.

El control del prototipo depende de cuál aleta recibe iluminación y de la frecuencia con que se producen los destellos. Si los investigadores iluminan solo un lado, se mueve únicamente esa sección; al alternar la luz o dirigirla a ambas, pueden guiar el aleteo y maniobrar el dispositivo. El equipo probó el sistema dentro de una placa de Petri con agua y desplazó manualmente una fuente luminosa sobre el recorrido.

La prueba demostró que el robot podía avanzar y girar en un laberinto sencillo colocado dentro de la placa. No se trata todavía de un vehículo autónomo que encuentre su camino sin intervención: en el experimento, la fuente de luz actuó como señal externa para orientar los movimientos. La demostración se centró en comprobar si una estructura tan fina, impulsada por una sola capa de tejido, podía producir suficiente fuerza para nadar.

En su máxima velocidad, el robot recorre cerca de cuatro veces su longitud corporal en un minuto. La comparación ofrecida por los investigadores ayuda a dimensionar el resultado: un nadador olímpico puede cubrir hasta 65 longitudes corporales por minuto, mientras que el prototipo avanza a un ritmo mucho más pausado. El equipo también lo comparó con nadadores más tranquilos, como el tiburón vaca, que explora el océano a una velocidad descrita como similar.

El gel y la alineación de las células

Para aumentar la fuerza del movimiento, el grupo de Ritu Raman trabajó sobre un problema que había aparecido en su investigación previa: las células podían organizarse en patrones complejos y moverse en varias direcciones, pero sus desplazamientos eran de apenas unos 100 micrones. Aquel trabajo empleó un disco de gel con surcos concéntricos y radiales, sobre el que las células respondían a la luz de manera parecida a la apertura y el cierre de un iris.

Raman, profesora asociada de ingeniería mecánica en el MIT, explicó que esos movimientos eran pequeños desde el punto de vista de la robótica. Para convertirlos en propulsión, el equipo se propuso optimizar el material que sirve de soporte al tejido, ajustando su composición, su rigidez y la geometría de los surcos estampados en la superficie. La meta era favorecer células mejor alineadas y capaces de generar contracciones coordinadas.

Los investigadores compararon surcos con distintas formas y observaron que las células se alineaban mejor en canales de sección más cuadrada que en los valles curvos. Esa disposición importa porque las células alineadas tienden a fusionarse en fibras, que pueden formar tejido muscular más coordinado y fuerte. El resultado orientó el diseño hacia surcos cuadrados, una decisión de fabricación que busca mejorar el rendimiento del músculo sin añadir una estructura voluminosa.

El equipo también reemplazó la fibrina, un gel ultrasuave usado en el diseño anterior, por gelatina metacrilato, conocida como GelMA y empleada en ingeniería de tejidos. Al crear formulaciones con diferentes rigideces, encontró que las células crecían mejor alineadas y producían más fuerza sobre los geles rígidos. Además, determinó que una película de GelMA de medio milímetro ofrecía soporte a una sola capa muscular y permitía que las células se adhirieran durante la contracción.

Una plataforma biohíbrida todavía experimental

Antes de ensamblar el nadador, los investigadores sometieron las células a una rutina de destellos de luz para fortalecer el tejido, como una forma de entrenamiento muscular. Después combinaron ese tejido con el gel optimizado para construir un robot de dos aletas, con surcos de base cuadrada en ambos lados y células que se fusionaron en fibras alineadas. El resultado fue una estructura delgada en la que cada aleta funciona como un músculo independiente.

Raman describió el funcionamiento con una analogía sencilla: iluminar una aleta activa ese músculo, mientras que iluminar ambas hace que los dos aleteen. La autora señaló que mover agua exige más fuerza que desplazarse por el aire y consideró que el robot ofrece una fuerza notable para su tamaño. La observación destaca el desafío mecánico del experimento, sin implicar que el prototipo ya pueda competir en velocidad con dispositivos de uso práctico.

La autora principal del estudio fue Maheera Bawa, estudiante de posgrado del Laboratorio Raman; también participaron Arielle Berman, Laura Schwendeman, Ferdows Afghah y Seanbiron Johnson, todos vinculados al MIT. El equipo presenta el aparato como el primer ejemplo de un robot impulsado por músculo muy delgado y bidimensional que logra locomoción. Raman contrastó este formato con otros robots biohíbridos, que suelen construirse con piezas tridimensionales voluminosas de músculo cultivado en laboratorio y requieren millones de células.

Según Raman, una arquitectura más fina y menos voluminosa podría abaratar la construcción y mejorar la eficiencia del movimiento, aunque el estudio no aporta una estimación de costos ni establece una aplicación lista para el mercado. La investigadora plantea que los robots impulsados por músculo vivo podrían llegar a realizar tareas delicadas en entornos demasiado frágiles o impredecibles para el hardware convencional. También destacó como posibles ventajas la flexibilidad del tejido, su sensibilidad al ambiente y su capacidad de sanar, características que describió como potenciales para futuras plataformas.

El siguiente objetivo del grupo es optimizar la forma del cuerpo para permitir una natación más rápida, de acuerdo con Raman. Aun con su velocidad actual, la investigadora considera que un nadador muscular podría servir algún día para monitorear ambientes acuáticos. La investigación recibió apoyo parcial de la Oficina de Investigación Naval, pero el equipo todavía deberá mejorar el diseño y mostrar cómo funcionaría el robot fuera de una prueba controlada en una placa de Petri.

Imagen original de DiarioBitcoin, creada con inteligencia artificial, de uso libre, licenciada bajo Dominio Público.

Este artículo fue escrito por un redactor de contenido de IA y revisado por un editor humano para garantizar calidad y precisión.


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