Una nueva técnica es capaz de crear dispositivos hechos en buena parte de hidrogeles y que pueden torcerse a voluntad, hasta el punto de poder ser utilizados como pinzas o dedos robóticos con los que coger, manipular y soltar objetos. La técnica promete impulsar de forma crucial el desarrollo de “robots blandos”. Entre las aplicaciones de estos robots, destacan las biomédicas; robots minúsculos de esta clase podrían realizar tareas importantes dentro del cuerpo humano.

El avance tecnológico conseguido por Michael Dickey, Orlin Velev, Etienne Palleau y Daniel Morales, de la Universidad Estatal de Carolina del Norte, constituye un importante paso en el camino hacia robots blandos capaces de emular a sistemas biológicos y de trabajar en ambientes acuosos.

La nueva técnica se basa en el uso de hidrogeles, los cuales son geles con base acuosa compuestos por agua y un pequeño porcentaje de polímeros. Los hidrogeles son elásticos, translúcidos, y, en teoría, biocompatibles.

Los investigadores encontraron una manera de modificar secciones de un hidrogel eléctricamente, por medio del uso de un electrodo de cobre para inyectar iones de cobre con carga eléctrica positiva dentro del material. Esos iones se enlazan a puntos con cargas negativas en la red polimérica dentro del hidrogel. El resultado es, a grandes rasgos, que las moléculas de los polímeros se enlazan entre sí, haciendo más rígido al material. Los investigadores pueden seleccionar zonas específicas con los electrodos para crear una sección de material endurecido dentro del hidrogel. Dicha sección puede tener patrones de rigidez y maleabilidad muy específicos. Los patrones resultantes son estables durante meses en el agua.

Las uniones entre las moléculas de los biopolímeros y los iones de cobre también tiran de las cadenas moleculares, acercándolas, causando que el objeto hecho de hidrogel se doble. Y cuantos más iones de cobre se inyectan en el hidrogel al hacer pasar corriente a través de los electrodos, más se dobla el objeto hecho de hidrogel.

Los investigadores fueron capaces de aprovechar el incremento de la rigidez y la capacidad de doblarse en áreas específicas para hacer que un simple trozo de hidrogel, con la forma adecuada, sea capaz de abrirse y cerrarse como unas pinzas o dedos y gracias a ello pueda manipular objetos. Un ejemplo de esto lo constituye una pieza en forma de V, creada por los investigadores. Cuando se inyectan iones de cobre en la base de la V, la pieza hecha de hidrogel se flexiona cerrándose sobre un objeto como si la pieza fuese un par de pinzas blandas. Al inyectar iones en el lado de atrás de la pieza, esta se endereza, por lo que abandona su forma de pinzas cerradas y libera el objeto.

Las “pinzas” hechas con el hidrogel especial pueden agarrar y soltar objetos. (Imágenes: Orlin Velev)

Una de las aplicaciones que la nueva técnica puede tener a corto plazo es administrar fármacos en puntos muy específicos del interior del cuerpo humano, lo que exige que un vehículo portador, en el caso ideal un robot blando, circule hasta el sitio exacto y allí libere su carga farmacológica. Otra aplicación potencial a corto plazo es la construcción de andamios para crecimiento celular en horizontal y en vertical. Tales andamios son comparables en su función básica a los usados para construir o reparar un edificio. Convenientemente distribuidas por el andamio, las células allí depositadas crecen, en función de los espacios disponibles, y así, como si de un molde se tratase, el andamio apropiado puede promover la regeneración de una masa de tejidos demasiado compleja como para que se regenere espontáneamente en la forma tridimensional óptima.

La tecnología “blanda” es un campo muy prometedor. El propio Dickey cuenta ya con una interesante gama de desarrollos previos en ese terreno. Sobre uno de los más fascinantes, el de las antenas blandas, los redactores de NCYT de Amazings ya escribimos un artículo (http://www.amazings.com/ciencia/noticias/270110e.html) que se publicó el 27 de enero de 2010. Estas singulares antenas son capaces de doblarse intrincadamente hasta adoptar la forma más adecuada para recibir y emitir en la frecuencia escogida. Y sus aplicaciones prácticas potenciales son numerosísimas.

Información adicional

http://noticiasdelaciencia.com/not/8306/hacia_los_robots_blandos_hechos_con_geles_acuosos/