Científicos de la Universidad de Harvard (Estados Unidos), en colaboración con la Universidad de Stan Sogang (Corea del Sur) han diseñado un sorprendente y complejo biorrobot con el aspecto y el comportamiento de un pez raya, combinando materiales vivos y artificiales, como células de corazón de rata y un esqueleto de oro, según lo recogido en un artículo de la revista Science publicado a comienzos de julio.
El propósito, por tanto, según insisten los investigadores, es conocer mejor el corazón humano y asimismo las enfermedades cardíacas, mediante ingeniería inversa de sistemas musculares que pueden encontrarse en la naturaleza.
¿POR QUÉ UN PEZ RAYA?
La forma de un pez raya guarda grandes similitudes con la superficie trabecular del endocardio, que es la membrana que recubre las cavidades del corazón humano. Debido a ello, el equipo, liderado por los científicos Kevin Kit Parker y Sung-Jin Park, pensó que desarrollar con éxito un biorrobot de este tipo, el cual imitara el movimiento de aquella criatura, permitiría entender mejor un órgano tan complejo, facilitando en un futuro cercano la creación de corazones artificiales, así como de otros órganos.
En cuanto a los componentes de este biorrobot blando, tras considerar diversos materiales, los científicos concluyeron que los cardiomicitos -células del corazón- de una rata constituirían el elemento fundamental que permitiera a dicho biorrobot desplazarse por el agua.
De este modo, los responsables llegaron a emplear hasta 200.000 de estas células, todas ellas modificadas genéticamente para que fueran sensibles a la luz y, por tanto, pudieran manipularse mediante la técnica de la optogenética.
MOVIÉNDOSE GRACIAS A LA LUZ
La optogenética se trata de una revolucionaria disciplina científica de nuevo cuño, la cual combina la ingeniería genética con el uso de la luz, permitiendo que la citada luz controle toda clase de funciones celulares. En lo referente al pez raya sintético, los cardiomicitos situados en sus aletas se contraen cuando reciben estímulos lumínicos y se relajan cuando no son expuestos a ellos.
Así, el pez artificial se desplaza en función de la carga lumínica que recibe, imitando de manera convincente -aunque no exacta, ni mucho menos- el modo de nadar que posee el animal original.
En cuanto al resto de componentes, el biorrobot se constituye de una capa flexible de un polímero específico -el cual se emplea normalmente en implantes mamarios- que es cortado en forma de raya mediante un láser. A esta capa le sigue después un esqueleto de oro, sobre el que se alinean de forma estratégica las células cardíacas.
El pez raya sintético tarda en fabricarse en torno a una semana, que es el tiempo aproximado que se necesita para cultivar las células cardíacas que serán completamente imprescindibles para que el ingenio funcione.
TODAVÍA LEJOS DEL PEZ ORIGINAL
Tras dar con el diseño correcto y después de numerosas pruebas, los ingenieros han conseguido que el robot se desplace en la dirección que ellos quieran, situando los impulsos lumínicos en posiciones concretas. Igualmente son capaces de regular la velocidad del pez en función de la frecuencia del haz de luz, hasta el punto de que es posible guiarlo a través de un sencillísimo circuito de obstáculos de 250 milímetros de largo.
No obstante, y aunque su eficiencia energética es igual a la del pez raya natural, la creación del equipo de Sung-Jin Park presenta diversas limitaciones. Por un lado está la velocidad, inferior a la del animal de carne y hueso, ya que el robot se desplaza únicamente a 1,5 milímetros por segundo. Y por otro lado, sus músculos sólo pueden contraerse hacia abajo, al contrario que las rayas reales, las cuales pueden llevar a cabo impulsos delanteros gracias a una segunda capa de músculos. Algo que los ingenieros están tratando de mejorar de cara a una nueva versión.
Como último detalle curioso, aunque evidentemente no estamos ante un ser autónomo, este prodigio de la ingeniería de tejidos se puede señalar que, en cierto modo, está vivo, ya que las células de rata que lo componen necesitan alimentarse. Es por ello que el pez sintético nada a través de una sustancia con nutrientes especiales que mantienen en perfecto estado dichas células.
“Una creación de este tipo sirve para entender mejor el funcionamiento de órganos como el corazón y, asimismo, avanzar en la ingeniería de tejidos”
A priori parece un ingenio sin un propósito bien definido -menos aún en el campo de la medicina-, como han señalado algunos medios -entre ellos, la revista del Instituto Tecnológico de Massachussets-, pero los responsables del biorrobot despejan dudas, asegurando que una creación de este tipo sirve para entender mejor el funcionamiento de órganos como el corazón y, asimismo, avanzar en la ingeniería de tejidos.El propósito, por tanto, según insisten los investigadores, es conocer mejor el corazón humano y asimismo las enfermedades cardíacas, mediante ingeniería inversa de sistemas musculares que pueden encontrarse en la naturaleza.
¿POR QUÉ UN PEZ RAYA?
La forma de un pez raya guarda grandes similitudes con la superficie trabecular del endocardio, que es la membrana que recubre las cavidades del corazón humano. Debido a ello, el equipo, liderado por los científicos Kevin Kit Parker y Sung-Jin Park, pensó que desarrollar con éxito un biorrobot de este tipo, el cual imitara el movimiento de aquella criatura, permitiría entender mejor un órgano tan complejo, facilitando en un futuro cercano la creación de corazones artificiales, así como de otros órganos.
La forma de un pez raya guarda grandes similitudes con la superficie trabecular del endocardio, que es la membrana que recubre las cavidades del corazón humano
La creación en cuestión tiene un diseño y unas proporciones prácticamente idénticas a la del pez en que se inspira, mostrando un cuerpo plano con aletas que se extienden a lo largo de todo su cuerpo. No obstante es bastante más pequeño, ya que mide sólo 16 milímetros, es decir, diez veces menos que el ser vivo original, y pesa únicamente 10 gramos. En cuanto a los componentes de este biorrobot blando, tras considerar diversos materiales, los científicos concluyeron que los cardiomicitos -células del corazón- de una rata constituirían el elemento fundamental que permitiera a dicho biorrobot desplazarse por el agua.
De este modo, los responsables llegaron a emplear hasta 200.000 de estas células, todas ellas modificadas genéticamente para que fueran sensibles a la luz y, por tanto, pudieran manipularse mediante la técnica de la optogenética.
MOVIÉNDOSE GRACIAS A LA LUZ
La optogenética se trata de una revolucionaria disciplina científica de nuevo cuño, la cual combina la ingeniería genética con el uso de la luz, permitiendo que la citada luz controle toda clase de funciones celulares. En lo referente al pez raya sintético, los cardiomicitos situados en sus aletas se contraen cuando reciben estímulos lumínicos y se relajan cuando no son expuestos a ellos.
Así, el pez artificial se desplaza en función de la carga lumínica que recibe, imitando de manera convincente -aunque no exacta, ni mucho menos- el modo de nadar que posee el animal original.
En cuanto al resto de componentes, el biorrobot se constituye de una capa flexible de un polímero específico -el cual se emplea normalmente en implantes mamarios- que es cortado en forma de raya mediante un láser. A esta capa le sigue después un esqueleto de oro, sobre el que se alinean de forma estratégica las células cardíacas.
El esqueleto de oro retiene la energía lumínica, la cual se va liberando a medida que las células se van relajando, permitiendo de este modo que las aletas se levanten de nuevo
Se optó por dicho esqueleto de oro para conseguir con éxito la relajación de las aletas, que fue uno de los principales problemas a los que tuvieron que enfrentarse los ingenieros, como destacan en el artículo publicado. En este sentido, el esqueleto de oro retiene la energía lumínica, la cual se va liberando a medida que las células se van relajando, permitiendo de este modo que las aletas se levanten de nuevo. El pez raya sintético tarda en fabricarse en torno a una semana, que es el tiempo aproximado que se necesita para cultivar las células cardíacas que serán completamente imprescindibles para que el ingenio funcione.
TODAVÍA LEJOS DEL PEZ ORIGINAL
Tras dar con el diseño correcto y después de numerosas pruebas, los ingenieros han conseguido que el robot se desplace en la dirección que ellos quieran, situando los impulsos lumínicos en posiciones concretas. Igualmente son capaces de regular la velocidad del pez en función de la frecuencia del haz de luz, hasta el punto de que es posible guiarlo a través de un sencillísimo circuito de obstáculos de 250 milímetros de largo.
No obstante, y aunque su eficiencia energética es igual a la del pez raya natural, la creación del equipo de Sung-Jin Park presenta diversas limitaciones. Por un lado está la velocidad, inferior a la del animal de carne y hueso, ya que el robot se desplaza únicamente a 1,5 milímetros por segundo. Y por otro lado, sus músculos sólo pueden contraerse hacia abajo, al contrario que las rayas reales, las cuales pueden llevar a cabo impulsos delanteros gracias a una segunda capa de músculos. Algo que los ingenieros están tratando de mejorar de cara a una nueva versión.
Como último detalle curioso, aunque evidentemente no estamos ante un ser autónomo, este prodigio de la ingeniería de tejidos se puede señalar que, en cierto modo, está vivo, ya que las células de rata que lo componen necesitan alimentarse. Es por ello que el pez sintético nada a través de una sustancia con nutrientes especiales que mantienen en perfecto estado dichas células.