Ciencia para todos: cómo fabricar biorobots con músculos vivos

Biorobot que se mueve a través de la contracción de células musculares modificada. Se activa con luz. Janet Sinn-Hanlon / University of Illinois at Urbana-Champaign

 

Científicos de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign publicaron un protocolo de creación de biorobots, cuyo movimiento se logra gracias a la contracción de células musculares modificadas que reaccionan ante estímulos externos, como la luz o un campo electromagnético. El artículo con todos los detalles al respecto fue publicado en la revista Nature Protocols.

En marzo de 2016, un grupo de investigadores dio la noticia de la creación de un robot con movimiento activado por células musculares (mioblastos) que contienen el gen de la proteína ChR2 (H134R). Esta proteína presenta un canal fotosensible que se activa por la irradiación de luz azul de una longitud de onda de cerca de 470 nm, que causan la contracción de las células musculares. Estas células en forma de anillo se insertan en un “esqueleto” de hidrogel (Poliethileneglicol diacrilato PEGDA), que a su vez tiene la forma de un arco flexible que se apoya sobre un par de columnas.

Durante los ensayos, y ante la irradiación de luz de cierta longitud de onda, los biorobots de células musculares (mioblastos) artificiales deformaron el “esqueleto” -a través del movimiento. Estos mioblastos, tal como lo harían las células musculares normales, se pueden entrenar para contraerse repetidas veces.

Ya en 2014, el mismo equipo de investigación diseñó otro robot similar. Se trató de una máquina flexible que también se mueve gracias a células musculares, pero estas no se activan con luz, sino con campos electromagnéticos externos. Sin embargo, este método de operación no permitía controlar las células activadas para dirigir con precisión el movimiento del robot. Además, la electricidad podía interferir con el trabajo de las células vivas. Por lo tanto, en su próximo trabajo, los investigadores decidieron probar con ondas de luz en vez de los campos electromagnéticos.

Es así que los científicos publicaron un protocolo abierto para la creación de biorobots que se mueven a través de la contracción de células musculares activadas por influencias externas (luz o campos electromagnéticos). Según los autores, el protocolo ha sido desarrollado para todos los investigadores que deseen reproducir sus resultados o desarrollar nuevos modelos de biorobots de ese tipo.

 

Esquema general de la creación de biorobots con células musculares. Raman et al. 2017

 

En lo que respecta a los motores para los biorobots “híbridos”, es decir, aquellos que combinan componentes biológicos y electrónicos, los investigadores han puesto a prueba una variedad de sistemas realmente vivos, desde bacterias flageladas hasta células del músculo cardíaco. Por ejemplo, en 2016, científicos de la Universidad de Case Western Reserve, en Ohio, crearon un robot-caracol biohíbrido compuesto por músculos bucales del caracol de mar californiano (Aplysia californica) y componentes polímeros impresos en 3D.


Sofía Dolotovskaya
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