Un equipo del Laboratorio de Robótica Blanda de la ETH Zúrich creó bioactuadores con músculo vivo capaces de nadar, saltar, flexionarse y sujetar objetos sin motores rígidos. El hallazgo muestra que la robótica puede recurrir a tejidos biológicos para generar movimiento y abre una vía experimental hacia máquinas flexibles, adaptables y menos dependientes de mecanismos convencionales.
El estudio, publicado en Nature Communications, responde a un problema persistente de los robots biohíbridos: las células musculares cultivadas pueden contraerse, pero su fuerza suele traducirse en desplazamientos mínimos. Los investigadores diseñaron de manera conjunta el tejido y su soporte artificial para aprovechar mejor cada contracción y convertirla en acciones observables fuera del entorno microscópico de laboratorio.
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El diseño une músculo vivo y un hidrogel flexible
El proyecto procede del Laboratorio de Robótica Blanda de la ETH Zúrich, dirigido por el profesor Robert Katzschmann. Los investigadores Aiste Balciunaite y Mike Y. Michelis utilizaron simulaciones computacionales para decidir la geometría del hidrogel y la distribución del músculo antes de fabricar los componentes.
Después produjeron los andamios mediante impresión 3D con xolografía, una técnica que permite formar estructuras precisas dentro de materiales sensibles a la deformación y a la presión de cada movimiento.
Los soportes incorporan ranuras finas que ayudan a fijar las fibras musculares y a orientar su crecimiento. Esa alineación permite que la fuerza de las células se transfiera con menos pérdidas hacia la parte flexible del dispositivo. En vez de añadir más músculo, el equipo buscó mejorar la relación entre el tejido vivo y el material sintético. La estructura funciona como un sistema integrado que transforma contracciones en movimiento.
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Once veces más movimiento en estructuras de 1,5 centímetros
Los bioactuadores miden aproximadamente 1,5 centímetros y lograron un rango de movimiento hasta once veces superior al de dispositivos anteriores. Gracias a esta transferencia de fuerza, las estructuras pueden doblarse a simple vista, nadar, agarrar objetos y avanzar dentro del agua.
El sistema alcanzó una velocidad de 6,2 milímetros por segundo y saltó hasta cinco milímetros con una sola contracción, lo que elevó cerca de un tercio de su propia longitud corporal en las pruebas de laboratorio.
El salto es uno de los resultados más relevantes porque obliga al sistema a concentrar fuerza suficiente para vencer el peso de su propia estructura. En robots convencionales, ese impulso suele depender de motores, engranajes, resortes o actuadores neumáticos.
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Aquí, el movimiento procede de células musculares vivas que reaccionan mediante estimulación. El avance demuestra que la biología celular puede aportar soluciones mecánicas diferentes a las de la robótica rígida tradicional.
Los autores señalan que la tecnología permanece en una fase experimental y preclínica. El músculo vivo necesita soluciones nutritivas para conservar su actividad, por lo que estos dispositivos todavía no pueden operar durante periodos prolongados sin apoyo externo.
El siguiente reto consiste en crear sistemas vasculares artificiales capaces de aportar oxígeno y nutrientes, además de retirar residuos celulares. Sin esa red de intercambio, el tejido pierde viabilidad y limita cualquier uso sostenido fuera del laboratorio.
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Jessica Tawil utiliza un exoesqueleto robótico para ponerse de pie y dar pasos en un centro de rehabilitación. Con la asistencia de especialistas, opera el dispositivo para desplazarse en posición erguida, tras diez años sin poder caminar sobre sus pies debido a una lesión medular. (Tomado de Instagram)
Los exoesqueletos muestran otra ruta para asistir el movimiento
El contraste aparece en tecnologías como los exoesqueletos destinados a personas con paraplejia. Estos equipos se colocan sobre el cuerpo y usan metal, fibra de carbono, sensores, baterías y motores para asistir el desplazamiento.
Algunos interpretan movimientos de la parte superior del cuerpo, como una inclinación hacia adelante o un cambio en la posición de las caderas. Otros incorporan controles en las muñecas o botones para ordenar paso. Su arquitectura es rígida y depende de energía.
Los bioactuadores de ETH Zúrich siguen un camino distinto: buscan que el desplazamiento nazca del material biológico. Su aplicación depende de mantener las células vivas y controlables, pero el resultado abre una vía para combinar tejidos, materiales y sistemas electrónicos.
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