Músculos artificiales accionados mediante ultrasonido

Unos científicos han creado músculos artificiales consistentes básicamente en tiras de silicona que se doblan y arquean mediante estimulación ultrasónica.

Estos singulares músculos artificiales son obra de un equipo integrado, entre otros, por Daniel Ahmed y Zhan Shi, de la Escuela Politécnica Federal (ETH) de Zúrich en Suiza.

El equipo creó los músculos artificiales utilizando un molde con una microestructura muy definida. La membrana de silicona producida en este molde tiene poros diminutos en su cara inferior, cada uno de aproximadamente 100 micrómetros de profundidad y diámetro, similar al grosor de un cabello humano. Al sumergir la membrana en agua, se forman microburbujas en estos poros.

Al ser expuestas a ondas ultrasónicas, estas microburbujas comienzan a oscilar y producen un flujo dirigido que mueve el músculo.

El tamaño, la forma y la posición de estas microburbujas se pueden controlar con precisión, lo que permite generar movimientos que van desde curvas uniformes hasta patrones ondulatorios.

Los músculos responden en milisegundos y se pueden controlar de forma inalámbrica.

Ahmed, Shi y sus colegas han demostrado diversas aplicaciones para estos músculos artificiales, entre ellas un brazo provisto de pinzas, blando y diminuto. En un experimento, lograron atrapar suavemente con este brazo una larva de pez cebra en agua y luego liberarla sin causarle ningún daño.

Los investigadores también construyeron un robot que se asemeja a una pequeña raya. Mide aproximadamente cuatro centímetros de ancho. Dos músculos artificiales del nuevo tipo imitan la función de las aletas pectorales. Al aplicar estimulación ultrasónica, se induce un movimiento ondulatorio en los músculos, lo que permite que el robot en miniatura se deslice por el agua, sin necesidad de cables.

Los investigadores también fabricaron otro pequeño robot con músculos de de esta clase, el cual, en experimentos con un intestino porcino, logró navegar a través de las circunvoluciones intestinales. El intestino es un entorno particularmente complejo debido a su estrechez, curvatura e irregularidad. Por ello, resulta muy meritorio que el robot haya logrado desplazarse correctamente en un medio tan complejo.

Las aplicaciones futuras de robots como el último descrito incluyen su despliegue en el tracto gastrointestinal, posiblemente para liberar medicamentos con absoluta precisión o para ayudar en intervenciones quirúrgicas mínimamente invasivas. De hecho, los investigadores ya han pensado cómo se podría transportar un robot de esta clase hasta el interior del estómago: proponen enrollarlo y colocarlo dentro de una cápsula especialmente diseñada que podría ser ingerida por el paciente.

Un minúsculo robot blando con músculos del nuevo tipo podría, por ejemplo, circular por el tracto gastrointestinal de un ser humano hasta llegar al punto exacto en el que se desee que libere la medicación que ha transportado. (Imagen: Shi Z et. al. / ETH Zurich)

Ahmed, Shi y sus colegas exponen los detalles técnicos de sus nuevos músculos artificiales en la revista académica Nature, bajo el título “Ultrasound-driven programmable artificial muscles”. (Fuente: NCYT de Amazings)