Ilustración de nanobots en el torrente sanguíneo humano
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El ejército de robots que salvará al mundo no se parecerá en nada a lo que imaginas. No, no son pequeños humanoides capaces de practicar artes marciales sincronizadas como las que deslumbraron al público durante las festividades de Año Nuevo en China. Y no te ayudarán a encontrar una lata de Coca-Cola con una lentitud vergonzosa como la bestia con forma de hombre conocida como Optimus de Tesla Inc. de Elon Musk. En cambio, serán microscópicos y estarán compuestos principalmente de algas, bacterias y otros organismos unicelulares. Los ingenieros los llaman microrobots biohíbridos.
Si has leído sobre personas que tragan pastillas llenas de pequeños robots para administrar medicamentos, o has visto la película clásica de los 80 Innerspace, ya has experimentado el sueño de un futuro. Durante muchos años, los investigadores médicos han imaginado el uso de pequeñas máquinas para llevar medicamentos a partes de nuestro cuerpo de difícil acceso, como los minúsculos capilares de nuestros pulmones. Aún mejor, estas máquinas podrían moverse dentro de nuestros órganos, tal vez para buscar y destruir células cancerosas una por una. El problema es que en realidad no podemos construir dispositivos motorizados lo suficientemente pequeños como para hacerlo.
Ahí es donde entra en juego el trabajo del ingeniero biomédico Joseph Wang. Como muchos en el creciente campo de la microrrobótica, Wang ha ampliado drásticamente la definición de lo que la mayoría de nosotros consideramos “robots”. Cualquier mecanismo que pueda controlarse y moverse de forma semiautónoma es un robot, muy parecido al blando robot tortuga accionado neumáticamente que describí en una columna anterior. Y algunos robots contienen tejidos vivos, o criaturas vivientes enteras.
Hay muchas cosas que la tecnología simplemente no puede hacer tan bien como la biología, y una de ellas es moverse en entornos minúsculos. Los pequeños motores sintéticos tienden a disolverse después de unos minutos, dice Wang, pero “las algas simplemente nadan y nadan”. Por eso él y sus colegas alimentan sus robots con la microalga verde Chlamydomonas reinhardtii.
En la Universidad de California, San Diego, el laboratorio de Wang trabajó en estrecha colaboración con el grupo de investigación del ingeniero químico Liangfang Zhang para crear lo que son básicamente enjambres de algas cyborgs que administran medicamentos. Comenzaron con C. reinhardtii, que puede nadar con su poderoso flagelo o cola. También le encanta la luz azul, por lo que es relativamente sencillo guiar a esta criatura unicelular al iluminar con una luz azul su región objetivo. Wang y Zhang pueden incluso formar enjambres masivos de algas: al hacer brillar la luz azul a través de una pantalla con una forma recortada, reunieron miles de células de algas para formar un círculo, un cuadrado e incluso diseños más complejos.
Para dispersar el enjambre, los investigadores utilizaron una luz roja. En una demostración en vídeo, muestran bajo el microscopio un enjambre que se moldea tomando la forma del continente africano y luego se dispersa nuevamente. Básicamente, Wang y Zhang crearon un ejército de microrobots, “programados” para moverse de maneras particulares mediante luces azules y rojas.
Para convertir este enjambre en un equipo médico microscópico, exponen las algas a nanopartículas que se adhieren a sus membranas externas mediante fuerza electrostática. El resultado es mitad alga, mitad sintético, todo robot. Los investigadores pueden guiar al enjambre de microbots completamente cargado hacia una herida utilizando luz azul. Algún día, los médicos podrían utilizar la técnica del enmascaramiento para crear vendajes de algas con formas personalizadas y con muchos tipos de cargas terapéuticas.
Las representaciones de ciencia ficción de cápsulas curativas a menudo incluyen luz azul, como la que se usa para dirigir nanobots reales.
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Otras partes del cuerpo requieren un tipo diferente de motor de algas. Para la exploración del estómago, dice Wang, él y su equipo tuvieron que utilizar algas que habían crecido en sitios mineros donde se habían acostumbrado a ambientes ácidos. Así es: los sitios mineros tóxicos produjeron algas que algún día podrían nadar al rescate con medicamentos para tratar el cáncer de estómago.
La luz es sólo una forma de programar los robots. Los científicos también pueden cargar nanopartículas en bacterias magnetotácticas (organismos que navegan a través del campo magnético de la Tierra) y luego guiarlas dentro del cuerpo de un animal utilizando electroimanes. Independientemente de si la carga útil se basa en algas o bacterias, se la denomina medicina “activa”. Los medicamentos tradicionales se denominan “pasivos” porque no pueden programarse para atacar regiones o tipos de células específicos. La esperanza de gran parte de esta investigación es que más medicamentos puedan activarse, lo que conducirá a terapias más efectivas, menos efectos secundarios y tratamientos menos invasivos.
La medicina tampoco es la única aplicación posible para los enjambres de microrobots biohíbridos. El laboratorio de Wang también está utilizando algas cyborg para descontaminar ríos y océanos. En lugar de cargar los robots con medicamentos, los investigadores los cubren con productos químicos que pueden neutralizar o absorber toxinas. Las algas se retuercen en el agua, a menudo durante días, acumulando toxinas de forma oportunista hasta que todo queda limpio. Mientras tanto, algunos grupos de investigación están probando microrobots totalmente sintéticos para limpiar los plásticos del océano.
La fantasía de un ejército de robots no tiene por qué significar soldados humanoides conquistando enemigos. Otro futuro siempre es posible. Pequeños enjambres de algas-cyborgs podrían algún día vivir dentro de tu cuerpo –brevemente– o viajar en manadas a través del medio ambiente, descontaminando los desastres que creó la humanidad.
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