Desarrollan un robot nadador con oro y células de ratón
Un grupo de investigadores presentó en la revista Science un pez raya robótico nadador que fue fabricado con los más inesperados componentes: oro, células cardíacas de rata sensibles a la luz y un polímero utilizado comúnmente en implantes mamarios. Curiosamente, estas células genéticamente alteradas permiten a la “criatura” detectar la luz y nadar hacia ella. Esto abre una nueva puerta a la investigación en la ingeniería de tejidos.
El equipo de ingenieros médicos que creó al pez raya robótico está integrado por investigadores de la Universidad de Harvard y de Standford, en Estados Unidos y de la Universidad de Stan Sogang, en Seúl.
Las rayas se caracterizan por tener cuerpos planos y aletas largas similares a alas que se extienden desde su cabeza. Dichas aletas realizan movimientos ondulatorios que consumen poca energía y que se replican desde la parte delantera hasta la parte posterior de la aleta, lo cual permite a estos animales deslizarse por el agua elegantemente.
Tejidos blandos
Inspirados por dicho mecanismo, el equipo del investigador Sung-Jin Park emprendió la construcción de un robot en miniatura hecho de tejidos blandos con cualidades y eficacia similares a las de la raya.
De esta forma, crearon esqueletos de oro cargados neutralmente que imitan la forma de una raya, los cuales fueron recubiertos con una fina capa de polímero elástico. Sobre la parte superior de la raya robótica, alinearon cardiomiocitos (células musculares) de rata de forma estratégica. Cuando los cardiomiocitos se estimulan, contraen las aletas hacia abajo.
El prototipo constituye un logro de la ingeniería de tejidos. Cuenta con 200.000 células cardíacas de rata, mide 16 milímetros de largo y pesa 10 gramos.
Eficiencia energética
Más allá de la morfología, el robot-raya tiene una eficiencia energética igual a la del animal original, ya que emula la forma de deslizarse a través del agua.
El núcleo del robot está hecho de partículas de oro, recubiertas de una capa elástica de polietileno y con células de corazón de rata que son fotosensibles, es decir, que responden a la estimulación de la luz.
Sigue la luz
Estimular las aletas para que vuelvan hacia arriba requeriría una segunda capa de cardiomiocitos, pero en vez de eso, los investigadores diseñaron el esqueleto de oro de forma que almacena una parte de la energía que empuja la aleta hacia abajo cuando los cardiomiocitos reciben la primera estimulación; dicha energía se libera cuando las células se relajan, lo que permite que las aletas suban.
El diseño genético de los cardiomiocitos —en total utilizaron unos 200.000— permite responder a la luz, por lo que los investigadores pueden controlar los movimientos del robot utilizando pulsos de luz. Los pulsos asimétricos pueden utilizarse para que el robot se dirija hacia la izquierda o hacia la derecha, y diferentes frecuencias de luz pueden usarse para controlar la velocidad. Este método funciona lo suficientemente bien como para guiar al robot en una pista de obstáculos sencilla.
