Cíborgs más eficientes gracias a mejoras en la integración de músculos vivientes en estructuras robóticas

El nuevo campo de la robótica biohíbrida conlleva el uso de tejido vivo en robots, en vez de solo metal, plástico y otros materiales inertes. El tejido muscular es un potencial componente esencial para tales cíborgs, proporcionando la fuerza impulsora para sus movimientos y funcionalidad. Sin embargo, los intentos que hasta ahora se han llevado a cabo de integrar músculo vivo en estas máquinas se han topado con problemas en la cantidad de fuerza que estos músculos pueden ejercer en los momentos en que se requiere su acción, así como en el tiempo que transcurre antes de que empiecen a encogerse y a perder su funcionalidad.

Ahora, el equipo de Shoji Takeuchi y Yuya Morimoto, del Instituto de Ciencia Industrial de la Universidad de Tokio en Japón, ha resuelto estos problemas al desarrollar un nuevo método de integración que comienza con células individuales precursoras musculares y avanza, paso a paso, hasta la preparación de láminas llenas de células musculares, y posteriormente hasta tejidos de músculo esquelético completamente funcionales. Los investigadores incorporaron estos músculos a un robot y el resultado fue una notable movilidad del cíborg resultante, incluyendo una funcionalidad muscular continuada durante más de una semana.

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El equipo construyó primero un esqueleto robótico sobre el cual instalar el par de músculos funcionales. Este esqueleto incluía una articulación giratoria, anclajes a los que fijar los músculos, y electrodos para proporcionar el estímulo capaz de inducir la contracción muscular. Para la parte del músculo vivo del cíborg, en vez de extraer y usar uno que se hubiera formado completamente en un cuerpo, el equipo cultivó uno desde cero. Para ello, estos científicos usaron láminas de hidrogel "sembradas" con unas células precursoras musculares llamadas mioblastos, agujeros para enlazarlas a los anclajes del esqueleto y franjas para propiciar que las fibras musculares se formaran de una manera alineada.

El equipo probó cíborgs con músculos cultivados de ese modo, en tareas distintas, incluyendo hacer que uno recogiera y colocara un anillo, y hacer que dos cíborgs trabajasen juntos al mismo tiempo, con una excelente coordinación entre ambos que les permitió recoger un marco cuadrado. Los resultados demostraron que los cíborgs pueden desempeñar bien estas tareas.

Un momento de una demostración de la precisión mejorada en músculos de cíborgs cultivados con la nueva técnica. (Foto: 2018 Shoji Takeuchi, Institute of Industrial Science, The University Of Tokyo)

El siguiente paso en esta línea de investigación y desarrollo será combinar más de estos músculos en un único dispositivo, hasta lograr reproducir la compleja interacción muscular que permite funcionar con su precisión característica a esas maravillas de la ingeniería natural que son las manos, los brazos y otras partes del cuerpo humano.

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