Los tejidos humanos experimentan una variedad de estímulos mecánicos que pueden afectar su capacidad para llevar a cabo sus funciones fisiológicas, como proteger los órganos de lesiones. La aplicación controlada de tales estímulos a los tejidos vivos in vivo e in vitro ha demostrado ser fundamental para estudiar las condiciones que conducen a la enfermedad.

En EPFL, El equipo de investigación de Selman Sakar ha desarrollado micromáquinas capaces de estimular mecánicamente células y microtisidos. Estas herramientas que funcionan con músculos artificiales del tamaño de una célula, puede realizar complicadas tareas de manipulación en condiciones fisiológicas a escala microscópica.

Las herramientas constan de microactuadores y dispositivos robóticos blandos que se activan de forma inalámbrica mediante rayos láser. También pueden incorporar chips de microfluidos, lo que significa que se pueden utilizar para realizar pruebas combinatorias que implican la estimulación química y mecánica de alto rendimiento de una variedad de muestras biológicas. Esta investigación ha sido publicada en Laboratorio en un chip .

Como legos

Los científicos tuvieron la idea después de observar el sistema locomotor en acción. "Queríamos crear un sistema modular impulsado por la contracción de actuadores distribuidos y la deformación de mecanismos compatibles, "dice Sakar.

Su sistema implica ensamblar varios componentes de hidrogel, como si fueran ladrillos de Lego, para formar un esqueleto compatible, y luego crear conexiones poliméricas similares a tendones entre el esqueleto y los microactuadores. Combinando los ladrillos y los actuadores de diferentes formas, los científicos pueden crear una serie de complicadas micromáquinas.

"Nuestros actuadores suaves se contraen rápida y eficientemente cuando se activan con luz infrarroja cercana. Cuando toda la red de actuadores a nanoescala se contrae, tira de los componentes del dispositivo circundante y alimenta la maquinaria, "dice Berna Ozkale, el autor principal del estudio.

Con este método, los científicos pueden activar de forma remota múltiples microactuadores en ubicaciones específicas, un enfoque diestro que produce resultados excepcionales. Los microactuadores completan cada ciclo de contracción-relajación en milisegundos con una gran tensión.

Además de su utilidad en la investigación fundamental, esta tecnología también ofrece aplicaciones prácticas. Por ejemplo, los médicos podrían usar estos dispositivos como pequeños implantes médicos para estimular mecánicamente el tejido o para activar mecanismos para la administración a pedido de agentes biológicos.