En 1959, el famoso físico teórico Richard Feynman, fantaseó sobre un futuro en el que microrobots nadarían a través de nuestro torrente sanguíneo, arreglando nuestras entrañas o entregando medicamentos a su paso.
Sesenta y cinco años después, los científicos están cada vez más cerca de esa realidad.
Los ingenieros de la Universidad de Tokio han descubierto una forma de motorizar diminutas estructuras microscópicas sin necesidad de una fuente de energía externa.
¿La solución? Un equipo de organismos unicelulares que se mueven libremente, enganchados a un “carro”, como si fueran caballos diminutos.
La investigación no se limitó a buscar la ternura, aunque parece tan adorable como suena. Uno de los problemas con los “microbots” diseñados hasta ahora es que, al ser tan pequeños, los fluidos como la sangre pueden adquirir la viscosidad de la melaza.
Esto hace que sea más difícil para el robot moverse, por lo que los científicos han intentado Desde hace años para crear pequeños motores lo suficientemente potentes como para impulsar dichas estructuras con mayor facilidad.
Aprovechar la rápida capacidad de natación de las algas verdes Chlamydomonas reinhardtiiLos ingenieros en Japón han encontrado una solución única.
Cada célula de C. reinhardtii Tiene sólo 10 micrómetros de ancho, lo cual es un Un tercio del tamaño del remolcador Benchy – el barco más pequeño del mundo, impreso en 3D en 2020.
Juntos, sin embargo, pueden arrastrar máquinas cinco veces más grandes que su propio tamaño individual, “abriendo un nuevo campo de posibilidades para el desarrollo de micromáquinas complejas”, afirman los diseñadores de la máquina. decir.
Las algas, que son considerado seguro Para el consumo humano, funcionan gracias a dos flagelos que impulsan cada unidad hacia adelante de manera similar a la braza.
Atrapados dentro de una cesta especialmente diseñada con forma de brida, los flagelos de la célula sobresalen hacia el frente, lo que le permite arrastrar el resto del vehículo detrás mientras rema.
a diferencia de otros micromotores que los científicos han diseñado, que a menudo dependen de fuentes de energía externas como campos magnéticos o eléctricos, motores vivos como C. reinhardtii Puede moverse de forma autónoma.
El autor principal, Haruka Oda, y sus colegas diseñaron dos vehículos plásticos impresos en 3D para que las algas los guíen, cada uno de los cuales tiene entre 50 y 60 micrones de ancho. Para ponerlo en perspectiva, el cabello humano promedio tiene alrededor de 100 micrones de grosor.
Una de las micromáquinas se llama “Scooter” y tiene dos cestas para atrapar dos células de algas, ambas orientadas en la misma dirección y conectadas a un “carro” en la parte posterior.
Sin que nadie se lo pida, C. reinhardtii toman sus posiciones en cada cabina.
Los investigadores se sorprendieron al descubrir que el patinete no se movía en línea recta, incluso cuando cada cesta estaba ocupada, sino que giraba y daba vueltas de forma intrincada. Incluso hizo 15 volteretas hacia atrás y 10 movimientos giratorios.
El otro vehículo, llamado “Rotator”, se desplazaba con más suavidad. Estaba diseñado con cuatro cestas, todas ellas orientadas en la misma dirección y conectadas mediante radios en una formación similar a una rueda.
Con una célula de alga ocupando cada una de las cuatro cestas, la estructura “gira” a una velocidad promedio de 20 a 40 micrómetros por segundo, algo así como un paseo en un carnaval microscópico.
C. Reinhardtii pueden alcanzar velocidades de 100 micrómetros por segundo cuando no están obstaculizadas, por lo que los investigadores ahora están tratando de ver si pueden hacer que estas micromáquinas se muevan más rápido y con más precisión.
El Rotator, que tenía un tamaño de sólo 56 micrómetros, es cinco veces más grande que otro microvehículo diseñado anteriormente. Se realizó en 2017 Para su funcionamiento se utilizaron bacterias autopropulsadas, pero a diferencia de las algas, la velocidad de estas bacterias debía controlarse mediante un modulador de luz especial.
“Los métodos desarrollados aquí no sólo son útiles para visualizar los movimientos individuales de las algas, sino también para desarrollar una herramienta que pueda analizar sus movimientos coordinados en condiciones restringidas”, dice Shoji Takeuchi, quien supervisó el proyecto.
“Estos métodos tienen el potencial de evolucionar en el futuro hacia una tecnología que pueda utilizarse para la monitorización ambiental en entornos acuáticos y para el transporte de sustancias mediante microorganismos, como el transporte de contaminantes o nutrientes en el agua”.
Un día, estas líneas de investigación podrían incluso hacer realidad el sueño de Feynman de un microrobot que entregara una “pequeña carga”, como medicamentos, en un entorno líquido, como sangre, alimentado por la vida misma.
El estudio fue publicado en Pequeño.
