Raya robótica impulsada por células de rata activadas mediante luz

Unos investigadores han creado una reproducción robótica de una raya que está energizada y guiada por células cardiacas de rata sensibles a la luz. Este último componente lo convierte en un cíborg, aunque su parte biológica esté bastante limitada.

Esta creación es obra del equipo internacional de Sung-Jin Park, del Instituto Wyss para la Ingeniería Biológicamente Inspirada, que está vinculado a la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas (SEAS) de la Universidad Harvard, y que tiene su sede en Boston, Massachusetts, Estados Unidos.

Para el diseño, inspirado en estructuras biológicas naturales, se ha empleado un nuevo método de construir cíborgs a través de ingeniería de tejidos. Las rayas y otras criaturas acuáticas parecidas se distinguen por sus cuerpos planos y sus largas aletas parecidas a alas que se extienden desde sus cabezas. Estas aletas se mueven con ondulaciones energéticamente eficientes que se reproducen desde la parte frontal de la aleta a la trasera, permitiendo a estos animales planear elegantemente a través del agua.

Inspirados por este diseño, Sung-Jin Park y sus colaboradores se afanaron en construir un cíborg de textura blanda y tamaño pequeño, con cualidades y eficiencia similares a las de las rayas. Fabricaron esqueletos metálicos con carga neutra que imitan la forma anatómica de la raya y a los que se recubrió con una delgada capa de polímero elástico.

A lo largo de la parte de arriba del cuerpo robótico de la raya, los investigadores alinearon estratégicamente cardiomiocitos de rata (células musculares). Estos, al ser estimulados, contraen las aletas hacia abajo. Dado que estimular las aletas para que giren en un movimiento hacia arriba requeriría una segunda capa de cardiomiocitos, los investigadores diseñaron en su lugar el esqueleto metálico de tal modo que almacena algo de energía descendente, que es más tarde liberada cuando las células se relajan, permitiendo a las aletas elevarse.

Para que los científicos puedan controlar el movimiento del cíborg usando pulsos de luz, los cardiomiocitos fueron modificados genéticamente para responder a estímulos de luz. Se pueden usar pulsos asimétricos de luz para hacer girar al robot a la izquierda o a la derecha, tal como han comprobado los investigadores, y es posible utilizar frecuencias distintas de luz para controlar su velocidad.

El método funciona lo bastante bien como para guiar al robot a través de un recorrido de prueba sembrado de obstáculos. El cíborg, que contiene 200.000 cardiomiocitos, tiene 16 milímetros de largo y pesa apenas 10 gramos.

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