Los robots biohíbridos son sistemas robóticos que integran componentes biológicos vivos con componentes sintéticos o electrónicos. Este campo multidisciplinario fusiona la biología, la ingeniería y la robótica para crear máquinas que no solo imitan funciones biológicas, sino que también pueden interactuar de manera única con su entorno, aprovechando las propiedades intrínsecas de los tejidos vivos.
Principios fundamentales
Los robots biohíbridos están construidos con una combinación de materiales vivos (como células, tejidos o incluso órganos) y componentes no vivos, como materiales sintéticos, sensores y actuadores. La parte biológica generalmente proporciona capacidades únicas, como movimiento, adaptación al entorno, o funciones metabólicas, que son difíciles de replicar con tecnologías puramente sintéticas.
Un aspecto clave de los robots biohíbridos es su capacidad para responder y adaptarse al entorno, algo que viene facilitado por la inclusión de elementos biológicos. Las células vivas, por ejemplo, pueden responder a estímulos químicos, eléctricos, o mecánicos de formas muy complejas, proporcionando a estos robots una ventaja sobre los sistemas robóticos tradicionales en términos de flexibilidad y adaptabilidad.
Ejemplos
Un ejemplo típico es el uso de células musculares de mamíferos o peces en pequeños dispositivos robóticos. Estas células pueden ser cultivadas sobre esqueletos sintéticos que actúan como andamios. Cuando se estimulan eléctricamente, las células musculares se contraen, permitiendo que el robot realice movimientos específicos. Un caso notable es el de los «bio-bots», pequeños robots que utilizan células de músculo cardíaco o esquelético para generar movimiento.
Investigadores han desarrollado medusas biohíbridas al integrar células cardíacas de rata en una estructura de silicona que imita la forma de una medusa. Cuando se estimulan eléctricamente, las células cardíacas se contraen, haciendo que la medusa biohíbrida nade. Este tipo de robots se puede utilizar para estudios en biología marina o para desarrollar nuevas técnicas de propulsión submarina.
También se ha hecho uso de bacterias para propulsar microrrobots. Estas bacterias, cuando se cultivan en condiciones adecuadas, pueden generar movimiento al impulsar a rpequeños robots en entornos líquidos. Se ha propuesto que estos microrrobots podrían tener aplicaciones en la administración de medicamentos o en la manipulación de microestructuras dentro del cuerpo humano.
Aplicaciones potenciales
Los robots biohíbridos podrían revolucionar la medicina al proporcionar nuevas formas de administración de fármacos, cirugía minimamente invasiva o reparación de tejidos. La capacidad de interactuar con el entorno biológico de manera más natural y eficaz que los dispositivos sintéticos puros es una de sus principales ventajas.
La creación de robots biohíbridos también impulsa el campo de la biología sintética, permitiendo la creación de nuevas formas de vida artificial con propiedades específicas que pueden ser utilizadas para diversos propósitos, desde la biorremediación hasta la fabricación de materiales.
Estos robots podrían ser diseñados para funcionar en entornos extremos, donde pueden realizar tareas de exploración, monitoreo, o incluso reparar daños en ecosistemas sensibles, utilizando su capacidad para adaptarse y funcionar en condiciones cambiantes.
Un avance con micelios de hongos
Un grupo de investigadores ha logrado integrar componentes electrónicos con hongos vivos, específicamente el micelio, que es la red de filamentos que forman la estructura de los hongos. Este desarrollo es significativo por varias razones desde una perspectiva científica y tecnológica.
Tradicionalmente, los robots biohíbridos han utilizado células animales, como las musculares o neuronales, para interactuar con el entorno. Sin embargo, estas células presentan un desafío considerable: son difíciles de mantener vivas y funcionales fuera de un entorno biológico controlado. Aquí es donde los hongos, y en particular el micelio, ofrecen una ventaja notable. El micelio es muy resiliente y puede sobrevivir en condiciones que serían letales para muchas células animales. Esta robustez lo convierte en un material biológico ideal para aplicaciones en robótica, especialmente en entornos hostiles o de difícil acceso.
El micelio tiene una capacidad única para formar redes que no solo son estructurales, sino también funcionales, semejantes a un sistema nervioso rudimentario. Estas redes pueden detectar el entorno y transmitir señales eléctricas de manera similar a cómo lo hacen las neuronas en el cerebro humano. Esta capacidad convierte al micelio en un componente biológico extremadamente interesante para la robótica, ya que permite la creación de sistemas que pueden procesar información y responder al entorno de manera autónoma.
En el estudio mencionado, los investigadores lograron cultivar micelio del hongo Pleurotus eryngii sobre electrodos en una estructura impresa en 3D, creando una interfaz en la que los impulsos eléctricos del micelio podían ser traducidos en comandos digitales para controlar el movimiento de un robot. Este avance es muy interesante porque demuestra que es posible integrar sistemas biológicos vivos con interfaces electrónicas, permitiendo la creación de robots que pueden ser controlados mediante señales biológicas y que poseen una capacidad de adaptación natural.
El uso de hongos como material biológico en robots biohíbridos podría tener implicaciones significativas para el desarrollo de robots sostenibles y duraderos. La capacidad del micelio para sobrevivir en condiciones extremas y su potencial para ser activado mediante luz ultravioleta sugiere que estos robots podrían ser ideales para misiones en ambientes hostiles, como exploraciones en la Tierra o incluso en otros planetas. Estos robots podrían funcionar en áreas donde los sistemas tradicionales fallarían, abriendo nuevas posibilidades para la exploración científica y la interacción con entornos extremos.
Fuente: Science.
