Un robot fet amb material biològic obre la porta a futures pròtesis biòniques

Un peix robot de només 1,2 centímetres de llarg, fet amb teixit biològic i un material sintètic, obre la porta a estudiar les malalties musculars, assajar nous fàrmacs per tractar-les i, fins i tot, a dissenyar noves pròtesis.

L'han dissenyat i construït investigadors de l'Institut de Bioenginyeria de Catalunya (IBEC), liderats per Samuel Sánchez, professor de recerca ICREA en aquest centre. Els resultats s'exposen a la revista Science Robotics.

Es tracta d'un exemple de l'anomenada robòtica tova, pels materials que utilitza. Una de les seves principals àrees de recerca és el desenvolupament de músculs artificials que imitin els naturals.

Però l'ús de materials sintètics dificulta imitar la complexitat i les prestacions dels músculs. Per això, darrerament han aparegut els anomenats robots híbrids, que es basen en material biològic i elements sintètics.
 

I el "biobot" dissenyat a l'IBEC és un d'aquests. I, a més, innovador, perquè es basa en dos tipus de materials i s'ha creat amb impressió 3D, com explica al 324.cat el doctor Samuel Sánchez:

"En aquest treball, hem creat un robot mitjançant tècniques d'impressió 3D basat en cèl·lules musculars. Integra un esquelet flexible que permet un sistema d'autoentrenament, clau per aconseguir forces molt superiors a les registrades fins avui i una estructura del múscul molt semblant al múscul nadiu."

Aquest robot està fet amb cèl·lules musculars i un esquelet flexible d'un material sintètic anomenat PDMS. Els investigadors van utilitzar un serpentí, dissenyat i optimitzat amb simulacions i després imprès amb tecnologia 3D.
 

El robot s'autoentrena

Les seves característiques permeten que actuï com una molla, amb contraccions i relaxacions que permeten al peix robot fer "autoentrenament" i millorar contínuament. I el resultat és espectacular, perquè el peix neda 791 més de pressa que el seu competidor principal.

A més, obre les portes a la recerca biomèdica, com explica Sánchez:

"El múscul que hem desenvolupat serà clau per ser emprat en plataformes de cribratge de medicaments o en els implants biomèdics biònics del futur. La integració de parts biològiques permet anar un pas més enllà, aprofitant les propietats regeneratives i de resposta a estímuls inherents als teixits vius."

El competidor a què ens referíem abans és un robot basat en cèl·lules esquelètiques musculars, però n'hi ha d'altres basats en cèl·lules cardíaques. Cadascun té els seus avantatges, com explica Maria Guix, primera autora de l'article:

"L'avantatge d'aquest tipus de cèl·lules musculars respecte a les cardíaques és que proporcionen més control: pots fer on/off, mentre que les cardíaques no paren mai. Per altra banda, les velocitats del robot que hem desenvolupat s'equiparen als robots basats en cèl·lules cardíaques."

Un avantatge de les cèl·lules esquelètiques musculars, afegeix Guix, és que "permeten crear robots en 3D, a diferència de les cardíaques, que requereixen una superfície en 2D per créixer".

Cap al camp biomèdic

El robot pot fer altres moviments, com lliscar quan està vora el fons. Tot això, expliquen els autors a l'article, obre la porta a una nova generació de robots biològics més forts i ràpids, amb aplicacions potencials tant per a objectius ambientals com d'administració de fàrmacs o per desenvolupar pròtesis biòniques:

"Els biobots basats en músculs han estat proposats com a models de teixits per estudiar el desenvolupament i la regeneració dels músculs o com a plataformes per assajar fàrmacs en el camp biomèdic."

Però també, afegeixen, poden ser excel·lents candidats per estudiar la integració del teixit amb materials artificials complexos i fabricar mecanismes que imitin els moviments naturals i serveixin de pròtesis.

Això requerirà més investigacions per tenir sistemes més complexos i útils. Després caldrà assajar-los en diversos entorns, però, de moment, el biobot de l'IBEC demostra no només que és el més ràpid, sinó que també fa avançar a gran velocitat cap a la comprensió I el tractament de les malalties musculars.