Cuando piensas en un robot, tu opción probablemente sea WALL-E, C-3PO o R2-D2. Estos trozos de pernos y paneles metálicos tienen poco en común con los microrobots que se han utilizado ampliamente en biología y medicina.
Un par de nuevos estudios, publicados en Science Robotics and the Proceedings of the National Academy of Sciences, detallan el último avance en el campo de los microrobots médicos: la creación de los robots autónomos y programables más pequeños del mundo. Este robot mide aproximadamente 0,3 milímetros de largo, un poco más pequeño que la cresta de una huella digital y apenas visible sin aumento.
A pesar de su pequeño tamaño, estos robots pueden preprogramarse y detectar la temperatura e incluso modificar su movimiento en respuesta. Los investigadores esperan que los robots puedan proporcionar un método para controlar la fisiología de células individuales.
Marc Miskin, investigador de ingeniería de la Universidad de Pensilvania y autor principal de ambos estudios, dijo en un comunicado de prensa: “Hemos hecho robots autónomos 10.000 veces más pequeños. Eso abre una escala completamente nueva para los robots programables”.
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Robots moviendo su entorno
Los investigadores han desarrollado previamente microrobots capaces de administrar medicamentos y monitorear la salud del cuerpo, pero se han enfrentado a desafíos. Uno de los obstáculos más importantes es el control remoto de una máquina más pequeña que un grano de arena dentro de un cuerpo, donde el flujo de fluido crea una fuerte resistencia.
En lugar de intentar mover el robot, el proyecto de Miskin desarrolló una forma de mover los alrededores de la máquina. Los robots generan un fuerte campo eléctrico que ejerce una fuerza sobre los iones del líquido circundante. Luego, estos iones empujan a las moléculas de agua cercanas, lo que empuja al robot hacia adelante. Este sistema de propulsión no requiere piezas móviles, lo que hace que los robots sean muy duraderos. Pueden nadar en líquido durante meses e incluso transportarse dentro de una pipeta.
Los robots funcionan con diminutos microordenadores desarrollados por David Blaauw y Dennis Sylvester, ingenieros de la Universidad de Michigan. Sus procesadores funcionan con sólo 75 nanovatios de potencia, alrededor de cien millones de veces menos de lo que consume una bombilla LED. El robot aprovecha esta energía mediante paneles solares montados.
“Tuvimos que repensar totalmente las instrucciones del programa de computadora, condensando lo que convencionalmente requeriría muchas instrucciones para el control de la propulsión en una única instrucción especial para ayudarnos a reducir la longitud del programa para que quepa en la pequeña memoria del robot”, dijo Blaauw en un comunicado de prensa.
Los pulsos de luz programan el robot, de modo que un grupo de máquinas pueda responder cada una a diferentes comandos.
La naturaleza inspira pequeños robots
En los artículos publicados, el equipo de Miskin probó la capacidad del robot para informar la temperatura utilizando sensores integrados. Las máquinas fueron programadas para moverse hacia áreas de mayor temperatura y luego informar el valor exacto con micromovimientos precisos detectables por los investigadores observadores. Estos movimientos luego podrían decodificarse para leer la temperatura.
Blaauw dijo que esta técnica se inspiró en la “danza del meneo” que utilizan las abejas para indicar fuentes de alimento cercanas a otras abejas. Los robots también podrían informar la temperatura como indicador de la actividad celular, lo que significa que podrían usarse para monitorear la salud celular.
“Este es realmente sólo el primer capítulo”, dijo Miskin. El equipo espera que los robots del futuro puedan almacenar programas más complejos, sentir más en su entorno y operar en condiciones más desafiantes.
“Hemos demostrado que se puede poner un cerebro, un sensor y un motor en algo casi demasiado pequeño para verlo, y hacer que sobreviva y funcione durante meses. Una vez que se tenga esa base, se pueden aplicar capas de todo tipo de inteligencia y funcionalidad. Esto abre la puerta a un futuro completamente nuevo para la robótica a microescala”, concluyó Miskin.
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