La idea de construir robots que funcionen con músculos vivos parece sacada de una película de ciencia ficción. Sin embargo, un equipo de investigadores de la Escuela Politécnica Federal de Zúrich (ETH Zúrich), en Suiza, consiguió convertir este concepto en una realidad experimental.
Los científicos desarrollaron pequeños dispositivos que combinan tejido muscular cultivado en laboratorio con estructuras artificiales flexibles.
A diferencia de los robots convencionales, estos sistemas no necesitan motores rígidos para generar movimiento. En su lugar, utilizan las contracciones de células musculares vivas.
El estudio, publicado en la revista Nature Communications, demuestra que esta combinación permite fabricar máquinas capaces de nadar, caminar, saltar y agarrar pequeños objetos.
Cómo funcionan los robots que tienen músculos vivos
El avance fue desarrollado por investigadores del Laboratorio de Robótica Blanda de ETH Zúrich, dirigido por Robert Katzschmann.
El equipo, encabezado por Aiste Balciunaite y Mike Y. Michelis, utilizó células musculares de ratón cultivadas en laboratorio. Estas células se integraron en estructuras de hidrogel, un material flexible que contiene gran cantidad de agua y puede deformarse fácilmente. Los soportes fueron diseñados mediante simulaciones computacionales y fabricados utilizando técnicas avanzadas de impresión tridimensional.
Su superficie incorpora diminutas ranuras que orientan el crecimiento de las fibras musculares y permiten transmitir mejor la fuerza generada durante cada contracción.
Cuando los músculos reciben estimulación eléctrica, se contraen y provocan movimientos en la estructura artificial.
Hasta once veces más movimiento que los diseños anteriores
Uno de los mayores desafíos de la robótica biohíbrida consiste en transformar las pequeñas contracciones musculares en movimientos útiles.
Aunque las células pueden generar fuerza, gran parte de esa energía suele perderse cuando están conectadas a materiales artificiales. Los investigadores resolvieron parcialmente este problema diseñando conjuntamente el músculo y su soporte flexible. Los resultados fueron sorprendentes.
Los nuevos bioactuadores, de aproximadamente 1,5 centímetros, consiguieron un rango de movimiento hasta once veces mayor que otros dispositivos anteriores con cantidades similares de tejido muscular.
En las pruebas, los robots lograron desplazarse a velocidades de hasta 6,2 milímetros por segundo.
También pudieron saltar aproximadamente cinco milímetros mediante una sola contracción, una distancia equivalente a cerca de un tercio de su longitud.
Robots que nadan, caminan y pueden sujetar objetos
Los investigadores demostraron diferentes aplicaciones de sus pequeños dispositivos.
Algunos fueron diseñados para desplazarse dentro del agua mediante movimientos similares a los de organismos acuáticos.
Otros pudieron caminar sobre superficies, flexionarse o agarrar objetos pequeños. La principal innovación consiste en que el tejido biológico funciona como el mecanismo responsable del movimiento.
Esto podría permitir desarrollar futuras máquinas capaces de adaptarse a entornos donde los sistemas robóticos rígidos presentan limitaciones.
El gran desafío: mantener vivos los músculos artificiales
A pesar de los resultados, la tecnología todavía se encuentra en una fase experimental.
Los tejidos musculares necesitan oxígeno, nutrientes y condiciones ambientales controladas para mantenerse vivos y funcionar correctamente.
Por eso, los dispositivos actuales dependen de soluciones nutritivas y no pueden operar indefinidamente de manera autónoma. Uno de los próximos objetivos será desarrollar sistemas capaces de transportar nutrientes hacia las células y eliminar los residuos de su metabolismo.
Los investigadores también estudian cómo ampliar el tamaño de estas estructuras sin perder eficiencia.
Aunque todavía falta mucho para encontrar robots de este tipo fuera de los laboratorios, el avance demuestra que las máquinas del futuro podrían combinar materiales sintéticos con componentes biológicos vivos.
En lugar de depender exclusivamente de motores y engranajes, algunos robots podrían moverse gracias a los mismos mecanismos que permiten el movimiento de los animales.
