Los músculos artificiales hechos de polímeros ahora pueden funcionar con energía de glucosa y oxígeno, al igual que los músculos biológicos. Este avance puede ser un paso en el camino hacia músculos artificiales implantables o microrobots autónomos impulsados ​​por biomoléculas en su entorno. Investigadores de la Universidad de Linköping, Suecia, han presentado sus resultados en la revista Materiales avanzados .

El movimiento de nuestros músculos está impulsado por la energía que se libera cuando la glucosa y el oxígeno participan en reacciones bioquímicas. En una forma similar, los actuadores fabricados pueden convertir energía en movimiento, pero la energía en este caso proviene de otras fuentes, como la electricidad. Científicos de la Universidad de Linköping, Suecia, Quería desarrollar músculos artificiales que actuaran más como músculos biológicos. Ahora han demostrado el principio utilizando músculos artificiales alimentados por la misma glucosa y oxígeno que usan nuestros cuerpos.

Los investigadores han utilizado un polímero electroactivo, polipirrol, que cambia de volumen cuando pasa una corriente eléctrica. El músculo artificial, conocido como "actuador de polímero, "consta de tres capas:una capa de membrana delgada entre dos capas de polímero electroactivo. Este diseño se ha utilizado en el campo durante muchos años. Funciona cuando el material de un lado de la membrana adquiere una carga eléctrica positiva y se expulsan iones, haciendo que se encoja. Al mismo tiempo, el material del otro lado adquiere una carga eléctrica negativa y se insertan iones, lo que hace que el material se expanda. Los cambios de volumen hacen que el actuador se doble en una dirección, de la misma forma que un músculo se contrae.

Los electrones que causan el movimiento en los músculos artificiales normalmente provienen de una fuente externa, como una batería. Pero las baterías adolecen de varios inconvenientes obvios:suelen ser pesadas, y debe cargarse con regularidad. Los científicos detrás del estudio decidieron en cambio utilizar la tecnología detrás de los bioelectrodos, que puede convertir la energía química en energía eléctrica con la ayuda de enzimas. Han utilizado enzimas naturales, integrándolos en el polímero.

"Estas enzimas convierten la glucosa y el oxígeno, de la misma forma que en el cuerpo, para producir los electrones necesarios para impulsar el movimiento en un músculo artificial hecho de un polímero electroactivo. No se requiere fuente de voltaje:basta con sumergir el actuador en una solución de glucosa en agua ", dice Edwin Jager, profesor titular de sistemas de sensores y actuadores, en el Departamento de Física, Química y Biología en la Universidad de Linköping. Junto con Anthony Turner, Profesor Emeritus, ha dirigido el estudio.

Al igual que en los músculos biológicos, la glucosa se convierte directamente en movimiento en los músculos artificiales.

"Cuando teníamos enzimas completamente integradas en ambos lados del actuador y realmente se movió, bueno, fue simplemente asombroso, "dice José Martínez, miembro del grupo de investigación.

El siguiente paso para los investigadores será controlar las reacciones bioquímicas en las enzimas, de modo que el movimiento pueda ser reversible durante muchos ciclos. Ya han demostrado que el movimiento es reversible, pero tuvieron que usar un pequeño truco para hacerlo. Ahora quieren crear un sistema que esté aún más cerca de un músculo biológico. Los investigadores también quieren probar el concepto utilizando otros actuadores como el "músculo textil, "y aplicarlo en microrrobótica.

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