Robots químicos que hacen tareas de laboratorio

Eva Martín Ibáñez »

La química es uno de los campos idóneos para utilizar robótica. En ocasiones las condiciones de laboratorio son poco favorables y requieren extremar las precauciones. Los robots destacan especialmente en aquellas tareas que resultan peligrosas, inseguras, muy repetitivas y desagradables para los seres humanos.

Las primeras iniciativas modernas para automatizar los laboratorios datan de la década de los años ochenta del siglo pasado. La química no ha sido ajena a esa tendencia. Sin embargo, no es hasta la primera década de este siglo XXI cuando surge el concepto de robot químico. Esto ha sido posible gracias a diversos avances en robótica, así como adelantos en tecnologías de inteligencia artificial, ligados a la disponibilidad de grandes conjuntos de datos sobre investigaciones químicas.

Los sistemas robóticos y autónomos en aplicaciones químicas pueden encuadrarse dentro de la categoría de robótica industrial. Quizás la primera idea que venga a la cabeza sea la de un robot de aspecto humanoide vestido con bata blanca. La realidad suele ser un poco distinta. Algunos son plataformas robóticas autónomas que parecen una sala de laboratorio. Otros son robots móviles con un brazo robótico. Los hay con dimensiones parecidas a un ser humano y que se puede desplazar sobre ruedas por la sala.

Síntesis autónoma de moléculas

Una de las áreas donde se pueden utilizar sistemas robóticos autónomos es la síntesis autónoma de nuevas moléculas, sobre todo para materiales orgánicos. Las metodologías tradicionales están basadas en ciclos de diseño molecular, síntesis y caracterización, con un enfoque de ensayo-error, que consume muchos recursos y puede resultar ineficiente. En cambio, ya existen sistemas robóticos químicos capaces de completar con autonomía una decena de reacciones de síntesis de moléculas orgánicas en veinticuatro horas. Esto frente a la media de dos experimentos manuales que un investigador humano puede llegar a realizar al día.

Las ventajas de los sistemas robóticos y autónomos para química no se limitan a la rapidez y la disminución de costes. Ni tampoco a que soporten experimentos en condiciones de presiones elevadas y temperaturas extremas. Estos sistemas con capaces de monitorizar todo el desarrollo de cada experimento para facilitar su replicación posterior. Las operaciones robóticas pueden producir resultados precisos que pueden repetirse en estudios futuros. Asimismo estos sistemas pueden identificar en la primeras etapas del proceso si la síntesis de las recetas candidatas son factibles. Incluso pueden trabajar con reacciones químicas en lote.

De cualquier manera, el uso de la robótica química no relega a los seres humanos de los laboratorios. Las personas pueden concentrarse en actividades creativas de investigación, en lugar de andar inspeccionando cada cortos intervalos de tiempo el progreso de una reacción, por ejemplo.

Para saber más

• Robotic chemist discovers how to make oxygen from Martian minerals https://www.newscientist.com/article/2402636-robotic-chemist-discovers-how-to-make-oxygen-from-martian-minerals/
• Meet The New Robotic Chemist, RoboChem https://nta.org/2024/03/04/meet-the-new-robotic-chemist-robochem/
• Top international AI award for robot scientist research https://www.liverpool.ac.uk/cooper-group/news/stories/title,1284408,en.html

Vídeo de cabecera

Un asistente de laboratorio robótico en el laboratorio de Dennis Knobbe en la Universidad Técnica de Múnich (Alemania) utiliza apéndices similares a dedos para pipetear de forma autónoma. Crédito: Dennis Knobbe/TUM, 2024 (Nature).