Dentro de nuestras celdas y las de las formas de vida más conocidas, Existe una variedad de compuestos complejos conocidos como "motores moleculares". Estas máquinas biológicas son esenciales para varios tipos de movimiento en los sistemas vivos, desde el reordenamiento microscópico o el transporte de proteínas dentro de una sola célula hasta la contracción macroscópica de los tejidos musculares. En la encrucijada entre robótica y nanotecnología, un objetivo muy buscado es encontrar formas de aprovechar la acción de estos pequeños motores moleculares para realizar tareas más importantes de manera controlable. Sin embargo, Sin duda alguna, lograr este objetivo será un desafío.
"Hasta aquí, a pesar de que los investigadores han encontrado formas de ampliar la acción colectiva de las redes de motores moleculares para mostrar la contracción macroscópica, Todavía es difícil integrar estas redes de manera eficiente en máquinas reales y generar fuerzas lo suficientemente grandes como para accionar componentes de macroescala, "explica el profesor asociado Yuichi Hiratsuka del Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Japón, Japón.
Afortunadamente, Dr. Hiratsuka, en colaboración con el profesor asociado Takahiro Nitta de la Universidad de Gifu y el profesor Keisuke Morishima de la Universidad de Osaka, ambos en Japón, Recientemente, han logrado avances notables en la búsqueda de unir lo micro con lo macro. En su último estudio publicado en Materiales de la naturaleza , este equipo de investigación informó sobre el diseño de un nuevo tipo de actuador impulsado por dos motores biomoleculares modificados genéticamente. Uno de los aspectos más atractivos de su enfoque de inspiración biológica es que el actuador se autoensambla a partir de las proteínas básicas mediante una simple irradiación de luz. En cuestión de segundos después de que la luz llegue a un área determinada, las proteínas motoras circundantes se fusionan con proteínas en forma de riel llamadas microtúbulos y se organizan en una estructura macroscópica jerárquica que se asemeja a las fibras musculares.
Tras la formación alrededor de la zona objetivo (iluminada), este "músculo artificial" se contrae inmediatamente, y la fuerza colectiva de las proteínas motoras individuales se amplifica de una escala molecular a una milimétrica. Como demostraron experimentalmente los científicos, su enfoque podría ser ideal para aplicaciones de robótica a pequeña escala, tales como pinzas microscópicas accionadoras para manipular muestras biológicas (Figura 1). Otras aplicaciones a escala milimétrica también demostradas incluyen la unión de componentes separados, como ruedas dentadas en miniatura, y alimentando brazos robóticos minimalistas para hacer un microrobot rastrero parecido a un insecto.
Lo que también es muy destacable de esta técnica es que es compatible con las técnicas de impresión 3D existentes que utilizan luz, como la estereolitografía. En otras palabras, Los microrobots con músculos artificiales incorporados pueden imprimirse en 3D, permitiendo su producción en masa y, por lo tanto, aumentando su aplicabilidad para resolver diversos problemas. "En el futuro, nuestro actuador imprimible podría convertirse en la 'tinta de actuador' muy necesaria para la impresión 3D perfecta de robots enteros. Creemos que esta tinta basada en biomoléculas puede hacer avanzar la frontera de la robótica al permitir la impresión de los complejos componentes óseos y musculares necesarios para que los robots se parezcan más a las criaturas vivientes. "dice el Dr. Hiratsuka.
Una mejora potencial de la técnica actual sería encontrar formas de descontracturar eficazmente los músculos artificiales (reversibilidad). Alternativamente, La presente estrategia también podría cambiarse para producir un comportamiento oscilatorio espontáneo en lugar de contracción. como se observa en los cilios móviles de los microbios o en los músculos de vuelo de los insectos.
En todo caso, Este estudio muestra efectivamente cómo imitar las estrategias que la naturaleza ha ideado es a menudo una receta para el éxito. como ya han descubierto muchos científicos en el campo de la robótica.
