Los científicos de la Universidad de Linköping han desdibujado la línea entre el robot y el organismo mediante el desarrollo de un músculo artificial que funciona con glucosa y oxígeno como su homólogo orgánico. Hechos de un polímero especial, los nuevos músculos plásticos abren la promesa de músculos artificiales implantables y microrobots que pueden ser alimentados como órganos vivos.

En los últimos años, ha habido grandes avances en prótesis, pero la perspectiva de reemplazar los músculos dañados por músculos artificiales en lugar de miembros enteros, o de inyectar a los pacientes con microrobots que actúan como pequeños médicos es intrigante. Desafortunadamente, una gran pregunta que se presenta inmediatamente es cómo alimentar estos dispositivos?

Una forma de hacerlo es reemplazar los actuadores tradicionales que funcionan con electricidad por otros que imitan más estrechamente los procesos naturales del propio cuerpo, de modo que un músculo robótico se «alimenta» del mismo modo que el que reemplaza. Para ello, el equipo de Linköping, dirigido por Edwin Jager, profesor titular de Sistemas de sensores y actuadores en el Departamento de Física, Química y Biología, recurrió a músculos hechos de un «actuador de polímero» hecho de polipirrolito.

El polipirrol es un polímero de pirrol y se caracteriza por sus propiedades altamente electroconductivas. Se utiliza principalmente en dispositivos electrónicos y sensores, y altera su volumen cuando se somete a una corriente eléctrica.

Jose Martinez and Edwin Jager at Linköping University

Para formar un músculo artificial, los investigadores formaron el polímero en dos capas con una fina membrana entre ellas. Cuando se desarrolla una carga en un lado, los iones del polímero son expulsados a través de la membrana y la lámina se encoge. Mientras tanto, la lámina del otro lado absorbe los electrones y se expande. Esto hace que todo se doble como un músculo que se contrae.

Según Linköping, esta carga puede ser aplicada desde una batería, pero también puede ser derivada de la glucosa y el oxígeno dopando el polímero con enzimas que mejoran la reacción, quemando la glucosa para obtener energía de la misma manera que lo hace un músculo.

«Estas enzimas convierten la glucosa y el oxígeno, de la misma manera que en el cuerpo, para producir los electrones necesarios para potenciar el movimiento en un músculo artificial hecho de un polímero electroactivo», dice Jager. «No se requiere ninguna fuente de voltaje: basta con sumergir el actuador en una solución de glucosa en agua.»

Ahora que el principio ha sido demostrado, el siguiente paso será controlar la reacción y ver si se puede mantener a través de muchos ciclos de repetición. El objetivo es eventualmente imitar de cerca a un músculo vivo, así como aplicarlo a los microrobóticos.

«La glucosa está disponible en todos los órganos del cuerpo y es una sustancia útil para empezar», dice Jager. «Pero es posible cambiar a otras enzimas, lo que permitiría utilizar el actuador, por ejemplo, en microrobots autónomos para el monitoreo ambiental en lagos. Los avances que presentamos aquí hacen posible que los actuadores funcionen con energía de sustancias de su entorno natural».