La delicadesa de les màquines

La delicadesa de les màquines

Els robots tradicionalment han consistit en estructures rígides, poc hàbils a l’hora de fer moviments fins i precisos. Si de petits havíeu tingut alguna joguina teledirigida que no fos un vehicle, recordareu els problemes que tenia per superar un desnivell o girar en una cantonada, i si queien (i solien caure sovint) calia posar-los drets, assistir-los.

Sovint la ciència ha intentat imitar la natura, i en aquesta direcció, van aparèixer els soft robots, robots construïts amb materials més tous com ara plàstics, flexibles i adaptables, i molt més articulats per poder realitzar moviments més complexos. En certa manera, els robots clàssics estan en dissonància amb l’entorn: o bé perquè pel seu disseny són més durs que el seu voltant i el poden malmetre, o al contrari, perquè són massa fràgils i vulnerables als cops. Imitant les formes de les plantes, o bé d’insectes i animals marins, es poden crear robots capaços de realitzar funcions més delicades.

Aquest és un dels reptes en que treballa el grup Smart nano-bio-devices de l’IBEC, liderats pel Dr. Samuel Sánchez. Mitjançant la impressió 3D els investigadors han aconseguit generar teixit muscular esquelètic el qual, de manera similar al múscul del nostre cos, pot respondre a estímuls elèctrics i coordinar moviments. Si a la musculatura impresa s’hi s’associés a un sistema robòtic, es podria crear un soft robot híbrid realitzés moviments molt més acurats.

SmartNanoBioDevicesIBEC

Així, s’aconsegueix crear mecanismes o actuadors bio-híbrids, mig biològics, mig artificials, que poden realitzar una acció física a partir d’un senyal, en aquest cas, elèctric. Dotar a una màquina de components biològics significa sumar-hi les propietats d’aquests, com ara la capacitat de respondre a estímuls, fins i tot de créixer i de regenerar-se,  en el cas del múscul esquelètic.

La impressió 3D ha obert moltes portes en l’enginyeria de teixits, i té l’avantatge que, com en una cadena de muntatge, fa possible crear diverses peces iguals, de manera escalable. Els investigadors de l’IBEC han perfeccionat la recepta d’una bio-tinta per imprimir musculatura esquelètica en un sol pas, a base de cèl·lules musculars immadures de ratolí (mioblasts), protegides per una estructura de gel que conté components similars als de la matriu extracel·lular que envolta alguns teixits del nostres organisme. La matriu gelatinosa juga un doble paper: dóna suport a les cèl·lules durant el seu creixement i simultàniament no és massa rígida per impedir que es desenvolupin de manera correcta.

Exemple de bio-actuadors col·locats al voltant de dos o més suports verticals. Els suports faciliten la tensió muscular i que les cèl·lules madurin correctament i sense deformar el sistema.

Exemple de bio-actuadors col·locats al voltant de dos o més suports verticals. Els suports faciliten la tensió muscular i que les cèl·lules madurin correctament i sense deformar el sistema.

Durant la maduració es formen els miotubs, a partir de la fusió de diferents mioblasts, i aquests s’alineen formants fibres i feixos musculars. Una de les principals dificultats a les que s’enfrontaven els investigadors era la importància que, a l’imprimir aquests paquets de gel i cèl·lules musculars, es formessin feixos en línia, fet que és important per la generació de la força. Els resultats de la impressió en 3D van demostrar que el teixit s’alineava en la direcció en que s’imprimia, fet que de nou fa molt més fàcil treballar amb el múscul com a material imprès.

L’equip científic va exercitar i entrenar el múscul imprès mitjançant l’estimulació elèctrica, de manera que com a més entrenament se sotmetia, millors eren els resultats obtinguts en termes de força muscular generada. “Hem vist que (els actuadors bio-híbrids) són funcionals i sensibles i que les forces que generen poden modular-se en funció de les necessitats” comentava Tania Patiño, investigadora postdoctoral i primera autora de l’article “Amb el nostre sistema, esperem que es pugui avançar en estudis bàsics del teixit muscular, en camps com el de la soft robotics, o que es pugui utilitzar com a plataforma de prova de fàrmacs”.

Quan ajuntem el termes «robòtica» i «medicina» és fàcil imaginar-nos maneres com la robotització pot ampliar les nostres capacitats, proporcionar-nos eines que no tenim i en definitiva, perfeccionar-nos. Però i si fos al revés, i els mecanismes biològics són el secret per poder millorar les màquines?

Leave a Comment

Your email address will not be published.

*