Un grupo de investigadores de la Universidad de Linköpin en Suecia y Okayama en Japón ha desarrollado un microrobot capaz de imitar el crecimiento y dureza de un hueso real. Creado a base de materiales moldeables, imita a las fontanelas que recubren de tejido conectivo los huecos en el cráneo que tenemos al nacer. Este elemento, que empieza siendo blando para facilitar el parto, se recoloca en los siguientes meses y se endurece para el resto de la vida.
Los investigadores han conseguido desarrollar un elemento que se asemeja al de este proceso natural. Comenzaron con un material de gel llamado alginato, con el que construyeron una especie de microrobot simple, capaz de asumir diferentes formas y cambiar la rigidez. En un lado del gel se cultiva un material polímero, que es electroactivo y cambia su volumen cuando se aplica un voltaje bajo. De esta manera, el microrobot se puede doblar en una dirección específica.
En el otro lado del gel, los investigadores adhirieron unas biomoléculas extraídas de la membrana de un tipo de célula importante para el desarrollo óseo que permiten que el material de gel blando se endurezca. Cuando el material se sumerge en un medio de cultivo celular, un entorno que se parece al cuerpo y contiene calcio y fósforo, las biomoléculas hacen que el gel se mineralice y se endurezca como el hueso.
Comenzaron con un material de gel llamado alginato, con el que construyeron una especie de microrobot simple, capaz de asumir diferentes formas y cambiar la rigidez
El estudio, que está publicado en
Wiley Online Library, describe que los microrobots “se preparan mediante la combinación de las propiedades electromecánicamente activas del polipirrol con el comportamiento compatible de los geles de alginato que se funcionalizan de manera única con nanofragmentos de membrana plasmática derivados de células (PMNF) (...) lo que promueve la mineralización en la capa de gel para lograr el cambio de blando a rígido haciendo crecer su propio hueso”.
Una posible aplicación de interés para los investigadores es la curación de los huesos. El objetivo es que el material blando, impulsado por el polímero electroactivo, pueda maniobrar en espacios en fracturas óseas complicadas y expandirse. Una vez se ha endurecido, puede formar la base para la construcción de hueso nuevo. Además, en el estudio se demuestra que el hueso artificial que se genera crece de manera simultánea junto al hueso real.
Los expertos encargados de suministrar el gel podrán determinar cómo se doblará el microrobot simple cuando se aplique voltaje. Dependerá de los patrones diseñados: las líneas perpendiculares en la superficie del material hacen que el robot se doble en semicírculo, mientras que las líneas diagonales hacen que se doble como un sacacorchos. Asimismo, al poder controlar cómo gira el material permite moverlo de diferentes maneras y puede afectar la forma en cómo se despliega el material en los huesos rotos. Así, se pueden incrustar los movimientos en la estructura del material evitando programas complejos innecesarios para dirigir estos robots.
Referencia
OAD-ES-AMG-0001
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