Lampreas marinas, animales en los que está inspirado el 'Cyberplasm'.
Fuente: Great Lakes Fishery Commission

Biomedicina

Un microrrobot ‘vivo’ para detectar enfermedades dentro del cuerpo

El 'Cyberplasm', un híbrido construido con fibras musculares y microelectrónica avanzada, se movería en el interior del organismo recogiendo datos de utilidad médica.

  • martes, 17 de abril de 2012
  • Por Elena Zafra

Un minúsculo robot con forma de lamprea, un animal alargado y resbaladizo que se desplaza serpenteando por el agua, podría convertirse en el próximo explorador del interior del cuerpo humano. Este centinela incansable se movería través de los tejidos recogiendo datos y detectando enfermedades sin riesgo de agotar su batería. Sus músculos, fabricados con tejido vivo, se alimentarían de forma autónoma transformando la glucosa y el oxígeno como hacen las células del cuerpo humano.

“Nada es capaz de igualar la habilidad natural de las criaturas vivas de observar y oler su entorno y de recopilar datos de lo que sucede a su alrededor”, afirma Daniel Frankel, bioingeniero de la Universidad de Newcastle (Reino Unido) que lidera la construcción de este microrrobot al que él y sus compañeros han bautizado como ‘Cyberplasm’. 

Su proyecto, junto a otros cuatro, fue seleccionado en 2009 de entre diez candidatos que luchaban por una inversión de cinco millones de dólares a tres años aportados por la Fundación Nacional de la Ciencia (NSF) norteamericana y por el Consejo de Investigación en Ingeniería y Ciencias Físicas (EPSRC) de Reino Unido.

En el prototipo que están construyendo, el sistema nervioso de este pequeño robot es sencillo -como el del animal al que imita- y electrónico, lo que plantea a los científicos el reto de conectarlo a las células vivas que confeccionan sus músculos y a los sensores sintéticos que captan estímulos químicos y lumínicos. Todo el sistema está coordinado por un cerebro también electrónico en el que unos microchips recogen las señales procedentes de los sensores y coordinan los movimientos ondulatorios del aparato.

La versión inicial del Cyberplasm dispone de una cantidad limitada de respuestas ante distintos estímulos, pero su comportamiento podría aumentar en complejidad en el futuro. Para ello, los investigadores imitarían el sistema nervioso de insectos como las abejas que, tal y como señala José David Fernández, investigador del Grupo de Estudios en Biomimética de la Universidad de Málaga (España), son capaces de conseguir “comportamientos extraordinariamente complejos por medio de redes neuronales relativamente simples”.

Esta idea de la inteligencia basada en la interconexión de elementos sencillos es uno de los enfoques principales del Cyberplasm. Antonio Barrientos, coordinador del grupo de Robótica y Cibernética de la Universidad Politécnica de Madrid (España) explica que para lograr un robot operativo, en lugar de “complicados algoritmos de control monolíticos” pueden utilizarse muchos elementos con capacidades muy simples y muy interconectados, de forma que “la inteligencia resida en las conexiones”.

Tras tres años de trabajo en este desarrollo, el equipo de Frankel está ultimando y probando los componentes individuales del dispositivo. “Esperamos alcanzar la fase de ensamblado en un par de años y podría empezar a utilizarse en situaciones reales en un plazo de cinco”, pronostica el investigador.

La idea de disponer de microrrobots para distintos usos sanitarios -como la cirugía o la detección de enfermedades- supondría un verdadero adelanto, pero hasta ahora los prototipos construidos con materiales sintéticos funcionan con energía eléctrica y necesitan baterías o algún tipo de cable para ser autónomos.

Para esquivar esta limitación, los investigadores han propuesto que el Cyberplasm obtenga la energía del mismo modo que lo hacen las células del cuerpo: de la glucosa y el oxígeno de la sangre. “Pretenden que los actuadores que se mueven sean músculos cultivados en lugar de sintéticos”, explica Fernández. “Utilizarían precursores de células musculares para crear fibras que se alimentarían y harían su función usando glucosa y oxígeno”. De esta forma el paciente, al comer y respirar, abastecería al robot que navegaría por su cuerpo con un caudal de energía inagotable.

No obstante, para que esto sea posible, el primer reto que tienen que superar concierne al tamaño del robot, que es demasiado grande para viajar por los vasos sanguíneos más delgados. En 2010, el biólogo de la Universidad Northeastern Joseph Ayers, uno de los miembros del equipo, construyó un robot lamprea electrónico de unos 80 centímetros de largo. Ahora, el objetivo es que el Cyberplasm mida un centímetro, y después, reducirlo hasta un milímetro.

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