Los robots vivos que nadan pueden autoentrenarse

Los robóticos tienen como objetivo imitar lo que han logrado las entidades biológicas naturales:acciones como moverse, adaptarse al medio ambiente o sentir. Más allá de los robots rígidos tradicionales, el campo de la robótica blanda ha surgido recientemente utilizando materiales flexibles y compatibles capaces de adaptarse a su entorno de manera más eficiente que los rígidos. Con este objetivo en mente, los científicos han estado trabajando en el campo de los robots biohíbridos o biobots. Estos generalmente están compuestos de tejido muscular, ya sea cardíaco o esquelético, y un andamio artificial que puede lograr gatear, agarrar o nadar. Desafortunadamente, los biobots actuales no pueden emular el desempeño de las entidades naturales en términos de movilidad y fuerza.

Los investigadores han superado ambos desafíos mediante el uso de herramientas de bioingeniería. Aplicaron bioimpresión 3D y diseño de ingeniería para el desarrollo de biobots en el rango de centímetros que pueden nadar y flotar como peces con velocidades sin precedentes. La clave es el uso de la contracción espontánea de materiales basados ​​en células musculares con un esqueleto muy flexible.

En lugar de trabajar con andamios rígidos o atados para preparar robots artificiales, los investigadores utilizaron robots biológicos basados ​​en un resorte serpentino flexible hecho de un polímero llamado PDMS, que se diseñó y optimizó mediante simulaciones y luego se imprimió con tecnología de impresión 3D. La ventaja de este andamio innovador radica en la mejora del entrenamiento y desarrollo del tejido a través de la autoestimulación mecánica sobre las contracciones espontáneas, lo que crea un circuito de retroalimentación debido a la fuerza de restauración del resorte. Este evento de autoentrenamiento conduce a una actuación mejorada y una mayor fuerza de contracción. Dichos resortes serpenteantes no se han incluido antes en un sistema vivo robótico blando. Además de la capacidad de autoentrenarse, los nadadores biohíbridos basados ​​en células de músculo esquelético se movían a velocidades 791 veces más rápidas que los biobots basados ​​en músculo esquelético actuales y eran comparables con otros bionadadores basados ​​en cardiomiocitos (basados ​​en células del corazón).

Los nuevos biobots también pudieron realizar otros movimientos. Pudieron flotar cuando se colocaron cerca de la superficie del fondo, asemejándose al estilo de natación de ciertos peces caracterizados por ráfagas esporádicas seguidas de fases de navegación.

El trabajo también tiene aplicaciones en la administración de fármacos y el desarrollo de prótesis biónicas.