Nuevo Músculo impulsado por robots biológicos, los que son programados genéticamente para caminar en la dirección de la luz.

En diciembre de 2014, hablamos de una nueva clase de robots biológicos capaces de moverse, desarrollados por científicos de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, que dependen de las células del músculo esquelético para moverse en respuesta a impulso eléctrico. Como parte de una nueva investigación, el equipo ha dado a conocer recientemente una versión actualizada y más avanzada de los robots biológicos (bio-robots) móviles, cuyos movimientos son en realidad controlados por medio de la luz.

músculo impulsado por robots biológicos 2Similares a su predecesor en el diseño, los nuevos robots biológicos, llamados también bio-bot, son alimentados células musculares que se han sometido a la modificación genética para llegar a ser sensibles a la luz. Según los investigadores, la capacidad de responder a la luz hace que los movimientos de estos robots sea fácil de controlar. El equipo cree, que podría dar lugar a nuevos avances en el campo de la medicina. Hablando sobre el estudio, publicado recientemente en la revista de la Academia Nacional de Ciencias, Rashid Bashir, profesor del departamento de bioingeniería de la Universidad de Illinois y líder del equipo, dijo:

“La luz es una forma no invasiva para controlar estas pequeñas bio maquinas. Esto nos da la flexibilidad en el diseño y el movimiento. La línea inferior de lo que estamos tratando de lograr es el diseño de avance de los sistemas biológicos, y creemos que el control de la luz es un paso importante para llegar a eso.”

La investigación anterior se basó en el uso del campo eléctrico para provocar que los autómatas en tengan movimiento. Este enfoque, sin embargo, tiene su propio conjunto de inconvenientes. A medida que los científicos avanzan, se sabe que la electricidad causa efectos secundarios indeseables en ambientes biológicos. Además, no es capaz de dirigir los robots biológicos (bio-bots) correctamente, ya que no estimula selectivamente diferentes regiones del músculo. Por el contrario, la tecnología recientemente desarrollada, permite al equipo de científicos maniobrar los robots biológicos con la ayuda de la luz, es mucho menos invasivo, y también más dinámico cuando quiere guiar a los robots en diferentes direcciones.

músculo impulsado por robots biológicos 1Los robots biológicos móviles, según los científicos, caminan en la dirección de un estímulo luminoso. Para construir los robots andantes biológicos, el equipo hace crecer una primera ronda de anillos en miniatura de los tejidos musculares de las células murinas. Después de esto, deben alterar genéticamente las células musculares con el fin de que se contraigan cada vez que un haz de luz de una particular longitud de onda brille sobre ellos. Esta técnica, como el grupo señala, es conocida como optogenética. Al igual que la versión original, los tejidos musculares se unen entonces a una columna vertebral impresa en 3D, de una longitud entre 7 mm a más de 2 cm. Ritu Raman, un estudiante graduado en la universidad y el primer autor del artículo, dijo:

“Los anillos del músculo esquelético que desarrollamos, tienen la forma de anillos o bandas de goma, ya que queremos que sean modulares. Esto significa que podemos tratarlos como bloques de construcción que se pueden combinar con cualquier esqueleto impreso en 3D para hacer bio-robots para una variedad de aplicaciones diferentes.”

Los nuevos bio-robots, tienen varias ventajas sobre sus predecesores. Por ejemplo, su diseño simple y modular permite que los nutrientes y luz puedan ser absorbidos por el tejido en todos los lados. A diferencia de la versión anterior, que fue construida usando tiras gruesas de los tejidos del músculo esquelético, la nueva variedad es mucho más flexible y más fácil de controlar y monitorear. Para hacer que los robots sean más fuertes y más seguros de piernas, los investigadores hacían ejercicio regularmente con los anillos musculares, provocando que se contraigan mediante el parpadeo de la luz en ellos. A esto Bashir ha añadido:

“Este es un diseño mucho más flexible. Con los anillos, podemos conectar dos articulaciones o bisagras en el esqueleto impreso en 3D. Podemos tener múltiples piernas y múltiples anillos. Con la luz, podemos controlar en qué dirección se mueven los robots biológicos.”

Ahora la gente puede usar esto para comenzar a construir sistemas de orden superior.
La investigación es parte de los comportamientos emergentes de proyecto portátil Integrado de Sistemas. Es financiado por la Fundación Nacional de Ciencia.