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Evolucionan los músculos sintéticos creados a partir de impresión 3D

Estos actuadores biocompatibles que emulan las funciones de los músculos están impresos sintéticamente aplicando técnicas de manufactura aditiva y tienen la capacidad de llevar 15 veces la carga del músculo humano.

ElectronicosOnline.com Magazine / Oswaldo Barajas

Se avecina la era en que los seres humanos podrán reemplazar su tejido muscular e incluso miembros completos a partir del cultivo de sus propias células, pues ha quedado comprobado que esto es factible aplicando técnicas de impresión tridimensional gracias a un proyecto científico emprendido por científicos de la Universidad de Columbia (Estados Unidos).

     

Pero antes de contar con músculos reales a partir de células humanas, los académicos de esta casa de estudios han logrado conseguir sus primeros de prototipos de implantes basados en una especia de válvulas neumáticas biológicamente compatibles con el organismo vivo, con lo cual pueden ser trasplantados a pacientes que perdieron gran parte de su estructura muscular en un accidente o que fueron amputados, haciendo que estos músculos les permitan llevar una vida normal.

El informe revela que los dispositivos fueron diseñados con una “capacidad de expansión intrínseca”, lo que en la industria equivaldría a la función realizada por los actuadores pero con excelentes expectativas para las ciencias de la salud y la robótica, de tal forma que ya son contemplados para equipar a las futuras generaciones de robots ultra flexibles y la fabricación de implantes artificiales, que de acuerdo a los investigadores tendrán el potencial de generar una fuerza para levantar hasta 1,000 veces su propio peso.

Los bio actuadores utilizados por los ingenieros realizan la misma función que los dispositivos neumáticos o hidráulicos, pero con la particularidad de que pueden ser programados para que generen el torque requerido para ejecutar tareas específicas y emular así las características de los músculos reales.

Los músculos sintéticos funcionan como actuadores neumáticos o hidráulicos con excelentes propiedades elásticas y una densidad hasta 15 veces mayor que el músculo humano.
     

No obstante, al igual que sucede con los componentes reales utilizados en la industria, estos actuadores requieren de compresores externos y equipos de regulación de presión, uno de los obstáculos que actualmente detiene esta tecnología, pues para que puedan ser integrados en su totalidad a los pacientes humanos implicaría colocarles un sistema calibrado y biocompatible de inyección de aire o líquido.

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Los técnicos sostiene que detrás de este nuevo músculo sintético impreso en 3D existe un abanico de posibilidades que derivarán en una gama de implantes realistas con capacidad de adoptar el comportamiento de los músculos, dando lugar a lo que ellos denominan “soft robotic” o robótica suave. Esta robótica suave ofrece claras ventajas sobre los sistemas robóticos convencionales de los que forma parte la neumática, ya que, según afirman los especialistas, pueden utilizarse para realizar movimientos naturales como sujetar y manipular objetos, y a menudo ocupan menos espacio físico que los dispositivos robóticos tradicionales.

“Hemos logrado importantes avances para hacer que los robots sean inteligentes, pero los cuerpos de los robots aún son primitivos”, opinó Hod Lipson, profesor de ingeniería mecánica responsable de liderar el grupo de diseño y desarrollo Máquinas Creativas en el laboratorio de la Universidad de Columbia. “Esta es una gran pieza del rompecabezas, y de la misma forma que ocurre en la biología, los nuevos actuadores pueden moldear y remodelarse de mil firmas. Con esto, hemos superado una de las barreras finales para diseñar robots realistas”, manifestó.

El músculo impreso tiene una densidad de extensión de hasta 15 veces más grande que un músculo orgánico, esto es expansión por unidad de gramo, y también posee una densidad baja según se requiera para ejecutar la acción conforme el vector de movimiento.

De acuerdo a los desarrolladores, estos dispositivos podrán utilizarse como implantes programables que dotarán de super fuerzas a los receptores, pues dicen, actualmente tienen la capacidad de levantar hasta 1,000 veces su propio peso.
     

La flexibilidad de estos dispositivos se debe a una matriz de silicona con etanol que está distribuido por todo el músculo sintético junto con micro burbujas, generando así una mezcla que ahora mismo está siendo intervenida con un proceso de solicitud de patente a nombre de su autor, el investigador Aslan Miriyev, fellow del Departamento de Ingeniería de la Universidad de Columbia.

El invento es definido por sus creadores como una solución económica, amistosa con el medio ambiente y fácil de manufacturar, además de ofrecer propiedades elásticas y atributos de cambio de volúmenes extremos bajo demanda, sin olvidar que el material está diseñado con capas de elastómeros biocompatibles para el cuerpo humano.

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