El pez «Terminator»

Diseñan una raya robótica con células de músculo natural que nada de forma autónoma. Este pez-robot consigue acelerar y frenar su movimiento.

Estoy pensando seriamente solicitar a los responsables de este periódico que las páginas de ciencia las inserten dentro de la sección de cine. No en vano, los últimos avances que nos llegan del mundo de la investigación nos recuerdan cada vez más a la mejor ciencia ficción.

Y si no, fíjense en esto: un equipo de investigadores de diferentes universidades del mundo ha creado un robot que imita a la perfección a un pez de la familia de las rayas y que está guiado por células reales de la musculatura de un ratón. Es un paso más adelante en la búsqueda de robots inspirados en la naturaleza y que incorporan tejidos, células y comportamientos totalmente naturales.

Imitar a una raya o a cualquier otro miembro de la familia de las batoideas no es sencillo. Estos animales de cuerpo plano y dorsal alada se mueven de un modo muy peculiar. Las ondulaciones de su esqueleto y su musculatura les permiten desplazarse grácilmente por el agua ahorrando el máximo de energía en cada movimiento. Un equipo de ingenieros dirigido por el doctor Sung-Jin Park decidió fabricar una versión robotizada, con tejido blando y en miniatura de uno de estos peces, el Leucoraja erinacea. Para empezar, diseñaron esqueletos de oro con carga eléctrica neutra que sirviesen para dar forma al animal. Después, los recubrieron con una capa de polímeros elásticos.

Y, como colofón, bañaron el mecanismo con una capa de células musculares (cardiomiocitos) extraídas de ratones.

Cuando los cardiomiocitos son estimulados eléctricamente se contraen, igual que hacen para mover la musculatura de un animal o un ser humano. Una sola capa de células permitía que el robot, al recibir el estímulo, contrajera su esqueleto en una dirección. Para lograr el movimiento ondulante de arriba abajo propio de estos animales fue necesario comunicar el esqueleto de metal con varias capas celulares, de manera que el intercambio de energía y la alternancia de fases de estímulo y de relax generara las idas y venidas de la estructura.

Los autores del robot pudieron luego teledirigir los movimientos del mismo usando impulsos luminosos que activaban o desactivaban las capas de cardiomiocitos. Para ello hubo que realizar un arduo trabajo previo: lograr cepas de células musculares modificadas genéticamente para que respondieran a la luz.

Si se usan pulsos asimétricos de luz se puede lograr que el pez-robot gire hacia la derecha o hacia la izquierda. Y utilizando diferentes frecuencias se consigue acelerar o frenar su nado.

El artefacto mide unos 16 milímetros, pesa 10 gramos y contiene 200.000 cardiomiocitos manipulados. Puede navegar por el agua dirigido a distancia y sortear obstáculos fácilmente.

Este pez biohíbrido combina algunas de las disciplinas más punteras de la ciencia actual: la optogenética (que permite manipular tejidos para que reaccionen a la luz), la ingeniería de biomateriales (que imita los materiales naturales en el laboratorio) y la robótica.

El aparato no deja de ser un pequeño pez teledirigido, pero supone un avance increíble en el terreno de la robótica con tejidos blandos. Por primera vez se han introducido en un robot de estas características soluciones avanzadas de neurodinámica, cinética, telesensores y cultivo de tejidos en laboratorio. El resultado abre el camino al desarrollo de otras criaturas autónomas, capaces de adaptarse al entorno, que procesan información sensorial múltiple, generan comportamientos complejos y pueden tener percepción del espacio. Algo parecido a un «Terminator» a pequeña escala que pueda usarse para misiones de investigación, rescate o limpieza en áreas de difícil acceso para los vehículos humanos. ¿Ven lo que les decía? Parece cosa de cine.