El mundo natural es una fuente inagotable de inspiración para las hazañas humanas de la ingeniería, y en ningún lugar es más evidente que en el campo de la robótica.
Los animales han inspirado la forma en que los grandes robots caminan, vuelan y nadan, mientras que en la escala microrobótica, los roboticistas están empleando células vivas y microorganismos reales para realizar tareas controladas por computadora, como bacterias magnetizadas que pueden transportar medicamentos o neutrófilos que pueden dirigirse a los tumores.
Ahora, el ingeniero Xinyu Liu de la Universidad de Toronto y sus colegas han dado un paso más al convertir un organismo multicelular vivo completo en un microrobot biológico controlable.
Ese organismo, C. elegans , es un gusano nematodo de vida libre de aproximadamente 1 mm de longitud que reside en el suelo y es un organismo modelo ampliamente estudiado en laboratorios de todo el mundo.
Liu dice que no tiene una aplicación en particular en mente para RoboWorm; más bien, su creación fue una “demostración conceptual”. Pero puede inspirar más desarrollos microrobóticos. De hecho, dice Zhang, si bien C. elegans no vive en humanos, tiene parientes parásitos cercanos que sí lo hacen, y quizás las versiones futuras de RoboWorm podrían tener usos biomédicos.
RoboWorm
Para generar RoboWorm, el equipo de Liu utilizó una cepa de C. elegans modificada genéticamente en la que las células musculares producen un canal iónico sensible a la luz llamado canalrodopsina.
Cuando los músculos del gusano se iluminan con un láser azul, los canales se abren, los iones de calcio fluyen hacia las células y se activa la maquinaria de contracción.
Las propias señales neuromusculares del gusano se desactivaron primero con un fármaco antiparasitario llamado ivermectina que paraliza al animal. Básicamente, desconectaron los controles internos del gusano para evitar que interfirieran, explica el ingeniero Sylvain Martel del Polytechnique Montréal que no participó en el estudio.
Para dirigir la locomoción en lugar de las contracciones musculares aleatorias, el equipo analizó primero los movimientos naturales de los gusanos y la actividad muscular bajo un microscopio.
Con base en estos estudios, determinaron cómo apuntar al cuerpo del gusano, utilizando un microscopio especializado que podría emitir rayos láser con patrones precisos, para activar músculos específicos en patrones específicos.
InteligenciaArtificial
Al escanear este patrón láser a lo largo del gusano, se produjo una ola de contracciones musculares que empujaron al gusano hacia adelante en su característico movimiento en forma de S, o sinusoidal.
Luego, el equipo automatizó completamente el sistema de guía RoboWorm. Los algoritmos de procesamiento de imágenes rastrearon los movimientos de los animales en tiempo real y enviaron los datos a los algoritmos que controlaban la posición del láser y los patrones de haz.
De esta manera, podrían impulsar a los gusanos hacia adelante, hacia atrás y, al alterar la intensidad de ciertos rayos láser y, por lo tanto, la fuerza de determinadas contracciones musculares, conducir a los animales a través de curvas graduales o pronunciadas e incluso hacer que retrocedan.
Como prueba definitiva del sistema automatizado y los gusanos, el equipo programó la computadora para guiar a los gusanos a través de un laberinto.
Fuente: Science Robotics
