Investigadores de la Universidad de Illinois han desarrollado bio-robots miniatura hechos de células musculo-esqueléticas manipuladas genéticamente para responder a la luz. Robots que podrían ser utilizados para realizar procedimientos quirúrgicos, administrar fármacos o como sensores biológicos poco invasivos.
“La luz es una forma no invasiva de controlar estas máquinas. Nos da flexibilidad en el diseño y el movimiento. La idea principal que estamos tratando de lograr es el diseño avanzado de sistemas biológicos, y creemos que el control de la luz es un paso importante hacia ello”, dijo Rashid Bashir, responsable de la investigación.
Anteriormente los científicos habían probado el control de los bio-robots por medio de campos eléctricos, pero comprobaron que la electricidad causaba efectos secundarios adversos en el entorno biológico. La nueva técnica de estimulación con luz es menos invasiva y permite a los investigadores dirigir los bio-robots en diferentes direcciones.
Para su fabricación los investigadores comenzaron haciendo crecer anillos de tejido muscular a partir de una línea celular de ratón. Las células musculares tienen un gen adicional para permitir que una cierta longitud de onda de luz azul estimule el músculo para que se contraiga, una técnica llamada optogenética. Los anillos rodean huesos flexibles impresos en 3D que tienen entre 7 milímetros y 2 centímetros de longitud.
“Los anillos de músculo esquelético que diseñamos tienen la forma de anillos o bandas de goma, ya que queremos que sean modulares. Esto significa que podemos tratarlos como bloques de construcción que se pueden combinar con cualquier esqueleto impreso en 3D para hacer bio-robots para varias aplicaciones diferentes”, dijo dijo Ritu Raman, co-autor de la investigación.
Además del diseño modular, los anillos musculares delgados tienen la ventaja de permitir que la luz y los nutrientes se difundan en el tejido desde todos los lados.
Los investigadores probaron esqueletos de una variedad de tamaños y formas para encontrar configuraciones que generan el movimiento óptimo. También ejercitaban los anillos musculares diariamente, activando el músculo con una luz intermitente, para hacerlos más fuertes y que los robots se movieran más lejos con cada contracción.
“Se trata de un diseño mucho más flexible”, dice Bashir. “Con los anillos, podemos conectar dos articulaciones o bisagras en el esqueleto impreso en 3-D. Podemos tener múltiples patas y múltiples anillos. Con la luz, podemos controlar en qué dirección se mueven las cosas. La gente puede usarlo para construir sistemas más complejos”.
Referencia: Universidad de Illinois, PNAS