Desarrollo de robots blandos inspirados en gusanos
Inspirada en la naturaleza, la robótica blanda —dispositivos fabricados con materiales altamente flexibles como el silicio y los fluidos, en lugar de metales rígidos— está abriendo un mundo de aplicaciones en campos que van desde la medicina hasta la exploración espacial. «Uno de los ejemplos más estudiados en la naturaleza es el pulpo, que puede hacer cosas increíbles», afirma Arianna Menciassi, coordinadora del proyecto MAPWORMS(se abrirá en una nueva ventana) de la Escuela Superior de Estudios de Sant'Anna(se abrirá en una nueva ventana) en Italia. «Posee largos tentáculos que, si bien son suaves, son capaces de generar grandes fuerzas, alargarse y agarrar». Menciassi contrasta eso con el brazo humano, que tiene puntos fijos de flexibilidad: la muñeca, el codo y el hombro. Eso significa que solo puedes colocar el brazo de ciertas maneras. El pulpo, en cambio, tiene una maniobrabilidad casi ilimitada.
Dispositivos médicos robóticos blandos
El equipo de MAPWORMS, financiado por el Consejo Europeo de Innovación(se abrirá en una nueva ventana), se inspiró en otra criatura para su proyecto: los anélidos. Este gusano acuático no segmentado excava en los sedimentos, se ancla a agujeros y grietas, y explora su entorno mediante partes de su cuerpo que sobresalen y se alargan. También retrae su cuerpo para escapar de los depredadores. «Este gusano tiene una probóscide que puede extenderse hasta un 300 %», señala Menciassi. «Pensamos que esta capacidad podría ser muy interesante para una variedad de usos potenciales, como por ejemplo en dispositivos médicos». Menciassi trabajó en un proyecto anterior financiado con fondos europeos llamado BIOLOCH, que estudió la locomoción de las orugas para avanzar en las aplicaciones de la colonoscopia. Eso contribuyó a inspirar el trabajo de MAPWORMS.
Modelado matemático y nuevos materiales
Para ello, el proyecto reunió a un amplio abanico de expertos. En primer lugar, un equipo de biólogos recolectó anélidos para estudiarlos en acuarios. Otro equipo de expertos se centró en la estructura biológica de los gusanos para caracterizar qué impulsa su locomoción. Para ello, se utilizaron técnicas de imagen de vanguardia. Eso condujo al desarrollo de modelos matemáticos para explicar cómo los gusanos sobresalen, se retraen y se arrastran. Dichos modelos fueron esenciales para programar el comportamiento del robot que imitaba a un gusano, el cual fue construido por Menciassi y su equipo. Para ello, se desarrollaron nuevos materiales inteligentes basados en hidrogeles: redes suaves y flexibles de polímeros hidrofílicos capaces de absorber agua. Estos materiales pueden responder a estímulos como la luz, el pH y determinados productos químicos. El resultado final es un material que imita los mecanismos de los sistemas biológicos y permite que un diminuto dispositivo, de dimensiones microscópicas, reproduzca la capacidad del gusano para extenderse y arrastrarse.
Explorando posibles aplicaciones médicas
El proyecto logró construir un prototipo de dispositivo que imita la capacidad de los gusanos anélidos para extender el cuerpo y arrastrarse. Un avance importante fue la aplicación de activadores magnéticos para doblar, torsionar y remodelar el dispositivo, imitando el movimiento del gusano en la naturaleza. Estos activadores magnéticos también son «blandos», ya que están fabricados con silicio y partículas de hierro. «También se obtuvieron resultados interesantes desde un punto de vista biológico», añade Menciassi. «Se obtuvieron nuevos datos sobre el gusano en sí». Se ha creado una base de datos con información biológica que permitirá comprender mejor la taxonomía, el comportamiento y la ecología de los anélidos. Ahora se explorarán los posibles usos finales de esta tecnología. Uno de los socios del proyecto es ACMIT, un centro de investigación austriaco especializado en aplicaciones médicas. Una posible aplicación podría ser facilitar la cirugía cerebral, permitiendo la inserción de instrumentos microscópicos en el cerebro. Otra posible aplicación sería facilitar la cirugía a través del conducto nasal.
