La robótica biohíbrida es un campo cuyo objetivo es la integración de entidades biológicas con materiales sintéticos para superar los desafíos existentes en el campo de la robótica blanda incorporando características de los sistemas biológicos que han sido optimizadas durante millones de años de evolución natural y no son fáciles de reproducir artificialmente.
Sin embargo, a pesar de los notables avances registrados, esta disciplina enfrenta desafíos significativos relacionados con la complejidad biológica, la eficiencia energética, la ética y la regulación, así como la integración tecnológica.
A medida que la robótica biohíbrida avanza, promete revolucionar diversas industrias y solucionar desafíos globales en campos como medicina, exploración espacial, búsqueda y rescate, vigilancia y agricultura, entre otras.
Innovación
Recientemente investigadores japoneses desarrollaron un método para unir tejido cutáneo modificado a robots humanoides, mejorando su movilidad, sus capacidades de autocuración y sus capacidades sensoriales. La investigación estuvo a cargo del profesor Shoji Takeuchi, de la Universidad de Tokio.
Takeuchi es un pionero en el campo de la robótica biohíbrida y su Laboratorio de Sistemas Biohíbridos ha creado minirobots que caminan utilizando tejido muscular biológico, carne cultivada en laboratorio impresa en 3D, piel diseñada que puede curar y más.
Fue durante la investigación sobre el último de estos elementos que el investigador sintió la necesidad de llevar la idea de la piel robótica más allá para mejorar sus propiedades y capacidades.
Inspirándose en los ligamentos de nuestro cuerpo e incluyendo una especie de perforaciones en la cara artificial del robot el equipo logró poner encima “una capa de piel que es flexible, que está bien adherida y que puede moverse sin desgarrarse”, indicó el científico.
Incluso en las pruebas que se mostraron en Cell Reports Physical Science se observa cómo la piel implantada al robot se mueve y consigue una tímida sonrisa.
Hasta ahora para unir el tejido de la piel a superficies sólidas se usaban minianclajes o ganchos que podían causar daños durante el movimiento. Al diseñar estas pequeñas perforaciones en su lugar se puede aplicar piel a cualquier forma del robot. Para unir la parte mecánica con la piel los investigadores utilizaron un gel de colágeno viscoso que se introduce por las miniperforaciones.
El tejido también se mantiene limpio para que las bacterias presentes en el aire y los objetos no lo degraden. La piel biológica se repara de laceraciones menores y, en un futuro, se le podrán agregar nervios y otros órganos de la piel, indica el estudio.
“Manipular tejidos biológicos blandos y húmedos durante el proceso de desarrollo es mucho más difícil de lo que la gente ajena a este campo podría pensar. Por ejemplo, si no se mantiene la esterilidad, las bacterias pueden entrar y el tejido morirá”, señaló Takeuchi.
Sin embargo, agregó, “ahora que podemos hacer esto la piel viva puede aportar una serie de nuevas capacidades a los robots. La autocuración es un gran avance: algunos materiales de base química pueden fabricarse para que se curen a sí mismos, pero requieren desencadenantes como el calor, la presión u otras señales, y además no proliferan como las células. La piel biológica repara pequeñas laceraciones como lo hace la nuestra y se pueden agregar nervios y otros órganos de la piel para usarlos en la detección, etcétera”.
Usos
Esta investigación no se realizó únicamente para demostrar algo. Takeuchi y su laboratorio tienen un objetivo en mente para esta aplicación que podría ayudar en varias áreas de la investigación médica. La idea de un órgano en un chip no es especialmente nueva y se utiliza en áreas como el desarrollo de medicamentos, pero algo como una cara en un chip podría ser útil en la investigación sobre el envejecimiento de la piel, los cosméticos, los procedimientos quirúrgicos, la cirugía plástica y más.
Además, si se pueden integrar sensores, los robots pueden estar dotados de una mejor conciencia ambiental y mejores capacidades interactivas.
Takeuchi afirma que están en el camino de lograr la apariencia humana en los robots mediante la creación de una cara con el mismo material de superficie y estructura que los humanos. Ya trabaja con su equipo en la creación de una piel más gruesa y realista que se puede lograr incorporando glándulas sudoríparas, glándulas sebáceas, poros, vasos sanguíneos, grasa y nervios.
Y luego está el demostrar y perfeccionar los siguientes desafíos: crear expresiones similares a las humanas mediante la integración de músculos dentro del robot; después crear robots que puedan curarse; luego que puedan sentir su entorno con mayor precisión; y, por último, realizar tareas con una destreza similar a la humana.
Desafíos y futuro de la robótica biohíbrida
A pesar de avances significativos existen desafíos importantes:
Complejidad biológica Imitar la complejidad de los sistemas biológicos es un desafío continuo. La comprensión de la biología subyacente es esencial para desarrollar robots eficientes.
Energía y eficiencia Los robots a menudo requieren un consumo de energía eficiente y fuentes de energía innovadoras para prolongar su autonomía; en la actualidad los altos niveles de temperatura de los componentes son uno de los mayores retos a tomar en cuenta para su diseño.
Ética y regulación La robótica biohíbrida plantea cuestiones éticas, como el uso de robots en la investigación médica y la privacidad. A medida que esta tecnología avance, se espera que revolucione aún más industrias como la medicina, la exploración y la agricultura.