Un equipo de investigadores de la Escuela Politécnica Federal de Zúrich (ETH Zúrich), en Suiza, desarrolló pequeños robots biohíbridos capaces de nadar, saltar, doblarse y sujetar objetos mediante contracciones de músculo vivo. El avance propone una alternativa a los mecanismos tradicionales de la robótica, que suelen depender de motores, engranajes y otras piezas rígidas.

El trabajo, publicado en la revista científica Nature Communications, aborda una de las principales dificultades de esta tecnología: aunque las células musculares cultivadas pueden contraerse, la fuerza que generan suele traducirse en movimientos muy limitados.

Para superar ese obstáculo, los investigadores combinaron tejido biológico con soportes flexibles de hidrogel. El diseño busca aprovechar mejor la fuerza de cada contracción y transformarla en movimientos visibles, incluso en estructuras de pequeñas dimensiones.

Un sistema que combina tejido vivo y materiales flexibles

El proyecto se desarrolló en el Laboratorio de Robótica Blanda de la ETH Zúrich, dirigido por el profesor Robert Katzschmann. Los investigadores Aiste Balciunaite y Mike Y. Micheli utilizaron simulaciones computacionales para definir la forma de los soportes y la distribución de las fibras musculares antes de fabricar los dispositivos.

Las estructuras se elaboraron mediante impresión 3D con una técnica denominada xolografía, que permite producir formas precisas dentro de materiales sensibles a la deformación. Además, los soportes incorporan pequeñas ranuras que ayudan a fijar las fibras musculares y orientar su crecimiento.

Esta disposición permite transmitir la fuerza del tejido con menos pérdidas hacia el material sintético. En lugar de aumentar la cantidad de músculo, el equipo se concentró en mejorar la integración entre las células vivas y la estructura artificial.

Lograron movimientos hasta once veces mayores

Los bioactuadores tienen aproximadamente 1,5 centímetros de longitud y alcanzaron un rango de movimiento hasta once veces superior al registrado en dispositivos anteriores, según los resultados del estudio.

Durante las pruebas de laboratorio, las estructuras lograron desplazarse en el agua a una velocidad de 6,2 milímetros por segundo, sujetar objetos pequeños y saltar hasta cinco milímetros con una sola contracción. Esa distancia equivale a cerca de un tercio de su propia longitud.

El salto representa uno de los resultados más destacados, ya que requiere concentrar suficiente fuerza para impulsar toda la estructura. En los robots convencionales, ese tipo de movimiento suele depender de motores, resortes, engranajes o sistemas neumáticos.

En estos prototipos, en cambio, el impulso procede de células musculares vivas que responden a estímulos. El resultado demuestra el potencial de combinar procesos biológicos con materiales diseñados para generar movimientos controlados.

El desafío de mantener vivo el tejido

Pese a los resultados, la tecnología todavía se encuentra en una etapa experimental y preclínica. Las células musculares necesitan soluciones nutritivas para conservar su actividad, por lo que los dispositivos aún no pueden funcionar durante periodos prolongados sin asistencia externa.

Uno de los principales desafíos para futuras investigaciones será desarrollar sistemas vasculares artificiales que suministren oxígeno y nutrientes y, al mismo tiempo, eliminen los residuos celulares. Sin ese intercambio, el tejido pierde viabilidad y limita las posibilidades de utilizar estos robots fuera del laboratorio.

Una alternativa diferente a los exoesqueletos

El desarrollo también permite establecer una comparación con los exoesqueletos robóticos que ayudan a recuperar la movilidad. Estos dispositivos utilizan estructuras rígidas, sensores, baterías y motores para asistir a personas con dificultades para caminar, incluidas aquellas con lesiones medulares.

Algunos modelos detectan cambios en la postura o en la posición de las caderas, mientras que otros permiten controlar los pasos mediante botones u otros mecanismos.

Los bioactuadores de la ETH Zúrich siguen un camino diferente: buscan que el movimiento se origine en el propio tejido biológico, integrado con materiales flexibles. Aunque todavía necesitan resolver cuestiones relacionadas con la alimentación, la supervivencia y el control de las células, representan una línea de investigación que podría ampliar las posibilidades de la robótica blanda.