Las medusas son aproximadamente un 95% de agua, haciéndolos unos de los más diáfanos, animales delicados del planeta. Pero el 5% restante de ellos ha arrojado importantes descubrimientos científicos, como la proteína verde fluorescente (GFP) que ahora los científicos utilizan ampliamente para estudiar la expresión génica, y la reversión del ciclo de vida que podría contener las claves para combatir el envejecimiento. Las medusas pueden albergar otras secretos que potencialmente cambian la vida, pero la dificultad de recolectarlos ha limitado severamente el estudio de tal "fauna olvidada". Las herramientas de muestreo disponibles para los biólogos marinos en vehículos operados a distancia (ROV) se desarrollaron en gran medida para las industrias de petróleo y gas marino. y son mucho más adecuados para agarrar y manipular rocas y equipo pesado que las medusas, a menudo haciéndolos pedazos en un intento por capturarlos.

Ahora, una nueva tecnología desarrollada por investigadores del Instituto Wyss de Ingeniería de Inspiración Biológica de Harvard, Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson (SEAS), y Baruch College en CUNY ofrece una solución novedosa a ese problema en forma de un pinza subacuática que usa presión hidráulica para envolver suave pero firmemente sus dedos tipo fettuccini alrededor de una sola medusa, luego suéltelo sin causar daño. La pinza se describe en un nuevo artículo publicado en Ciencia Robótica .

"Nuestra pinza ultra suave es una clara mejora con respecto a los dispositivos de muestreo de aguas profundas existentes para medusas y otras criaturas de cuerpo blando que de otro modo serían casi imposibles de recolectar intactas, "dijo la primera autora Nina Sinatra, Doctor., un ex estudiante de posgrado en el Instituto Wyss que ahora es ingeniero mecánico y de materiales en Google. "Esta tecnología también se puede ampliar para mejorar las técnicas de análisis submarino y permitir un estudio exhaustivo de las características ecológicas y genéticas de los organismos marinos sin sacarlos del agua".

Los seis "dedos" de la pinza están compuestos de delgados tiras planas de silicona con un canal hueco en el interior unidas a una capa de nanofibras poliméricas flexibles pero más rígidas. Los dedos están unidos a un rectángulo, "Palma" de plástico impresa en 3D y, cuando sus canales se llenan de agua, rizo en la dirección del lado recubierto de nanofibras. Cada uno de los dedos ejerce una presión extremadamente baja, aproximadamente 0,0455 kPA, o menos de una décima parte de la presión del párpado de un ser humano en su ojo. Por el contrario, pinzas marinas blandas de última generación, que se utilizan para capturar animales delicados pero más robustos que las medusas, ejercen alrededor de 1 kPA.

Los investigadores colocaron su pinza ultra suave en un dispositivo de mano especialmente creado y probaron su capacidad para agarrar una medusa de silicona artificial en un tanque de agua para determinar el posicionamiento y la precisión necesarios para recolectar una muestra con éxito. así como el ángulo y la velocidad óptimos para capturar una medusa. Luego pasaron a lo real en el Acuario de Nueva Inglaterra, donde usaron las pinzas para agarrar medusas lunares natatorias, grasa de gelatina, y jaleas manchadas, todo del tamaño de una pelota de golf.

La pinza pudo atrapar con éxito cada medusa contra la palma del dispositivo, y las medusas no pudieron liberarse del agarre de los dedos hasta que se despresurizó la pinza. La medusa no mostró signos de estrés u otros efectos adversos después de ser liberada. y los dedos pudieron abrirse y cerrarse aproximadamente 100 veces antes de mostrar signos de desgaste.

"Los biólogos marinos han estado esperando durante mucho tiempo una herramienta que reproduzca la gentileza de las manos humanas al interactuar con animales delicados como las medusas de entornos inaccesibles, "dijo el coautor David Gruber, Doctor., quien es profesor de Biología y Ciencias Ambientales en Baruch College, CUNY y explorador de National Geographic. "Esta pinza es parte de una caja de herramientas robótica blanda en constante crecimiento que promete hacer que la recolección de especies submarinas sea más fácil y segura, lo que mejoraría enormemente el ritmo y la calidad de la investigación en animales que han sido poco estudiados durante cientos de años, dándonos una imagen más completa de los complejos ecosistemas que componen nuestros océanos ".

La pinza ultra suave es la última innovación en el uso de robótica suave para muestreo bajo el agua. una colaboración continua entre Gruber y Rob Wood, miembro fundador de Wyss Core Faculty, Doctor. que ha producido el muestreador RAD inspirado en el origami y los "dedos blandos" multifuncionales para recolectar una variedad diversa de organismos difíciles de capturar, incluidos los calamares, pulpos esponjas látigos de mar, corales y más.

"La robótica blanda es una solución ideal para problemas de larga data como este en una amplia variedad de campos, porque combina la capacidad de programación y la robustez de los robots tradicionales con una delicadeza sin precedentes gracias a los materiales flexibles utilizados, "dijo Wood, quien es el co-líder de la Plataforma de Robótica Suave Bioinspirada del Instituto Wyss, el profesor Charles River de Ingeniería y Ciencias Aplicadas en SEAS, y un explorador de National Geographic.

El equipo continúa perfeccionando el diseño de la pinza ultrasuave, y tiene como objetivo realizar estudios que evalúen la respuesta fisiológica de las medusas al ser sostenidas por la pinza, para demostrar de manera más definitiva que no causan estrés a los animales. Wood y Gruber también son co-investigadores principales del proyecto "Designing the Future" del Schmidt Ocean Institute. y seguirá probando sus diversos robots submarinos en una próxima expedición a bordo del barco de investigación Falkor en 2020.

"En el Instituto Wyss siempre preguntamos:'¿Cómo podemos mejorar esto?' Estoy extremadamente impresionado por el ingenio y el pensamiento innovador que Rob Wood y su equipo han aplicado para resolver un problema del mundo real que existe en el océano abierto. en lugar de en el laboratorio. Esto podría ayudar a avanzar mucho en las ciencias oceánicas, "dijo el director fundador del Instituto Wyss, Donald Ingber, MARYLAND., Doctor., quien también es el profesor Judah Folkman de Biología Vascular en la Facultad de Medicina de Harvard, el Programa de Biología Vascular del Boston Children's Hospital, y Catedrático de Bioingeniería en SEAS.