Robótica vía oral, un gran desafío

un gran desafío

Empezamos un nuevo año y qué mejor que hacerlo de menos a más, ¿os parece? Y ya que estamos en ‘el menos’, nadie duda que manipular objetos más pequeños de lo que el ojo puede ver presenta, por razones obvias, es un gran desafío, ¿no?

En una charla que Richard Feynman, del que me declaro admirador, impartió en 1959 y titulada ‘Hay mucho espacio al fondo’, el Premio Nobel de Física consideró el problema de cómo manipular la materia, una molécula, o incluso un átomo, a la vez para controlar las cosas en la parte más baja de la escala de tamaño físico. A medida que las cosas se hacen más pequeñas, las fuerzas relativas cambian. Los átomos no funcionan de la misma manera en las escalas ultradimensionales que en las grandes.

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Además de hablar de máquinas motorizadas miniaturizadas, de anticipar la miniaturización de los ordenadores mediante circuitos integrados y de escribir una enciclopedia en la cabeza de un alfiler, Feynman se maravillaba ante la perspectiva de averiguar cómo ‘tragarse al cirujano’, es decir, cómo fabricar un robot diminuto que pudiera desplazarse por los vasos sanguíneos para llevar a cabo procedimientos médicos donde fuera necesario. Para crear cualquiera de ellos, habría que inventar nuevas tecnologías y herramientas.

Un gran desafío

Unos años más tarde, la película de ciencia ficción ‘Viaje Fantástico’ recogía el testigo. La tripulación de un submarino miniaturizado, mucho, muchísimo, a tamaño microscópico se adentra en el cuerpo de un científico herido para reparar los daños de su cerebro.

Pero saliendo del cine, hay que reconocer públicamente que no, todavía no hemos desarrollado la tecnología de ‘Cariño, he encogido a los niños’ y tampoco la de ‘Ant-Man’ para poder ‘encogernos’ e introducirnos dentro del cuerpo de otros, pero, ojo, es posible que dentro de no mucho tiempo los médicos podrán controlar a distancia microrrobots a través del torrente sanguíneo para administrar medicamentos en lugares específicos y difíciles de alcanzar, abriendo las puertas a tratamientos nunca vistos. Suena bien, ¿no?

En muchos laboratorios de investigación de todo el mundo se están conceptualizando, montando y probando tratamientos microscópicos, como en la Universidad de Cornell, donde están creando ‘micronadadores’, robots miniaturizados y maniobrables que se deslizan por los fluidos como diminutos organismos unicelulares teledirigidos.

Pero, como predijo Feynman, hay un gran problema: ¿cómo diseñar, fabricar y hacer funcionar algo tan pequeño que requiere un microscopio electrónico súper potente sólo para poder verlo?

Propulsión basada en burbujas ultrasónicas

El equipo de Cornell afirma que el principal problema era reproducir la forma en que los microorganismos aprovechan la energía química para poder desplazarse ya que, en el caso de los micronadadores, estaríamos hablando de utilizar el magnetismo pero los campos magnéticos no tienen la fuerza necesaria para llegar lejos en el cuerpo, ni el control preciso que se necesita para manipular cuidadosamente los diminutos objetos internos.

¿Qué hicieron? Pues empezaron a utilizar ondas de ultrasonidos de alta frecuencia, el mismo tipo de tecnología que se utiliza para las ecografías… y ¡funcionó! Gracias a este avance pudieron mover diminutos vehículos impresos en 3D con forma de ala delta a través de una solución salina.

En la parte de atrás de los ‘micronadadores’, que se parecen a la nave del clásico juego arcade ‘Space Invaders’ –ahí va una clara pista de mi edad–, hay dos cavidades que contienen una burbuja de aire en una cámara líquida. Al ser golpeadas por ondas de ultrasonido, oscilan, generando la fuerza suficiente para empujar los ‘micronadadores’ hacia delante.

Además, cada una de estas cámaras con burbujas tiene aperturas de distinto tamaño orientadas hacia el fluido, lo que permite controlar la dirección del flujo y, por tanto, la capacidad de dirección. El microrobot avanza en línea recta cuando las fuerzas de flujo de las dos burbujas son iguales. Cuando las fuerzas de flujo difieren, éste gira y se desplaza a lo largo de una curva, más o menos cerrada en función de la frecuencia de los ultrasonidos.

Un ejército médico microscópico

El experimento parece que funciona, sí, el experimento, la clave de todo será cuando pasemos desde el entorno líquido y controlado de una placa de laboratorio estéril a los canales turbulentos y vivos del cuerpo humano. No es posible hacerlo con un solo ‘micronadador’, sería como esperar que un solo limpiacristales limpiara el rascacielos más alto del mundo… ni del mismo Bilbao, oiga.

En el cuerpo, hay que averiguar cómo controlar un enorme banco de ‘micronadadores’. Tan enorme que estamos hablando del orden de miles a miles de millones, según el tamaño de los robots, para transportar realmente un medicamento o extirpar un tumor.

Algunos expertos dicen que la capacidad de sintonizar la frecuencia para activar cada una de las burbujas es un concepto realmente asumible, pero es complicado controlar varios ‘micronadadores’ que estén juntos con ultrasonidos.

De hecho, también hay algún experimento de ‘micronadador’ con micromotores que funcionan provocando reacciones químicas. Estos últimos investigadores que, por cierto, son de la Universidad de Dresden, creen que los hidrogeles flexibles, y no los polímeros rígidos de Cornell, son la forma de crear enjambres de ‘micronadadores’ baratos, biocompatibles y controlables.

Robótica

El tercero en discordia es el Dr. Zheng, ingeniero de la Universidad de Texas. Él utiliza la óptica en lugar de los ultrasonidos para ‘alimentar’ a los ‘microrobots’, y cree que el siguiente paso hacia la aplicabilidad biomédica es la creación de enjambres de robots autónomos totalmente equipados, que compara con una colonia de hormigas o un banco de peces. Y dice que los ‘micronadadores’ tendrán que estar equipados con todo, desde el sistema de propulsión hasta los sensores y un medio de computación y comunicación. Los ojos y el cerebro estarán a bordo para que el grupo pueda colaborar. Sin duda, tenía claro el ‘pero’ de Feynman del que os hablaba antes.

Ya veis, aunque resulte difícil imaginar que todos los componentes de un robot autónomo caben en un dispositivo más pequeño que el punto final de esta tribuna, no hace mucho era aún más difícil imaginar que un ordenador mucho más potente que los que antes llenaban una habitación entera pudiera caber en la mano… y que utilizamos con destreza máxima, para hacernos selfies #sinfiltro.

Así que, tiempo al tiempo. De momento, la investigación sobre el uso de microrobots avanza positivamente en roedores y los estudios clínicos en humanos los veremos en los próximos años. Y eso significa que en, probablemente, una década podría haber un ejército médico microscópico a control remoto curándonos desde dentro.

Fuente: elespanol.com


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