NeoFronteras

Raya biónica

Área: Biología,Tecnología — Sábado, 9 de julio de 2016

Una raya biónica o cíborg hecha de silicona y oro es movida por células vivas de corazón de rata en un primer paso para la creación de un corazón artificial.

Foto

A veces las noticias sobre los avances científicos que se dan en los medios se parecen más a la ciencia ficción que a la realidad. La última de estas noticias versa sobre una raya cíborg hecha de silicona y oro que es movida por células vivas de corazón de rata sensibles a la luz.

Lo primero que hay que decir es que no se trata de un resultado obtenido por algún científico loco, sino de un trabajo serio realizado por un grupo de investigadores de la Universidad de Harvard. La investigación va encamina hacia la creación de robots bioinspirados o hacia la consecución de un corazón artificial.

El grupo de investigación está dirigido por Kevin Kit Parker. Este científico quería construir un corazón humano. A la vez, a su hija Caroline le gusta mucho el Acuario de Bostón, lugar que visitan de vez en cuando.

Una vez, mientras visitaban este acuario, se quedó embelesado con el movimiento de las medusas y copió la idea para crear un medusoide artificial hecho con una “bolsa” de silicona y unas células cardiacas. Este medusoide nadaba dentro de una disolución azucarada (para alimentar las células vivas) gracias a unos impulsos eléctricos. A partir de aquí sería más fácil desarrollar otros conceptos, como el de la raya biónica.

En otra visita al mismo acuario Caroline pretendía acariciar a una raya y metió la mano en el agua. La raya escapó de su mano tan rápida y elegantemente. Entonces Parker notó las similitudes entre los músculos que la raya usa para moverse y los músculos de un corazón humano. Así que las obsesiones de hija y padre llevaron a este a pensar que un primer paso sería construir una raya biónica guiada por luz y movida por células de corazón de rata.

“Cuando mi hija Caroline era pequeña, yo apuntaba al suelo con un puntero láser y ella tenía que intentar pisarlo. Nos gustaba dar paseos por la calle y yo podía mantenerla segura en la acera solo con el puntero. Así que pensé que podríamos usar la optogenética para repetir esto mismo con el tejido modificado de la raya y eso es lo que hicimos”, dice Parker.

Para este proyecto fue reclutando distintos expertos de varias instituciones. Esto llevó a este grupo de científicos a un “viaje” de cuatro años de investigación que empezó con la disección de varias rayas reales.

La raya biónica que han logrado ahora tiene un cuerpo plano similar a de las verdaderas que se extiende en forma de aletas desde la cabeza, pero más pequeño. Mide sólo 16 mm y pesa 10 gramos. Las aletas se mueven en el agua de una forma que emula la eficiencia de las rayas reales.

Los investigadores depositan células cardiacas (cardiomiocitos) sobre un cuerpo plano de silicona inerte y eléctricamente neutro gracias a un esqueleto de oro. Entonces, cuando los cardiomiocitos son estimulados se contraen y mueven las aletas de la raya artificial de arriba a abajo.

Para un movimiento completo se necesitaría dos capas de cardiomiocitos, pero, para evitar precisamente esto, el diseño del esqueleto de oro permite almacenar energía mecánica que es devuelta al sistema según las células se relajan, a modo de como lo hace un muelle. De esta manera, se produce un movimiento de vaivén con una sola capa de 200.000 cardiomiocitos que permite este aleteo ondulado.

Los cardiomiocitos son cultivados a partir de embriones de rata de dos días con un patrón radial similar al patrón que siguen los músculos natatorios de las rayas vivas. Para ello imprimen una capa de fibronectina, que es una proteína extracelular que guía el crecimiento de este tipo de células.

Además, los cardiomiocitos fueron modificados genéticamente con virus especiales para que reaccionaran a la presencia de luz y se pudieran así usar pulsos de luz para controlar el sistema. Gracias a esto es posible dirigir el cíborg en el sentido deseado. Usando diferentes frecuencias en los pulsos luminosos se puede, además, controlar la velocidad.

La raya biónica puede moverse a 9 metros por hora, que es poco comparado con las rayas reales, pero es todo un logro que sea posible algo así al ser una fusión entre la robótica y la biología. Pero no está claro que esto lleve a robots que sean realmente prácticos. Parece más fácil lograr un corazón artificial, para el que sólo harían falta dos capas de músculo alrededor de una cavidad. La raya cíborg es el primer paso para entender mejor cómo funciona el corazón y cómo poder replicarlo.

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Fuentes y referencias:
Artículo original
Crean un medusoide.
Foto: Karaghen Hudson y Michael Rosnach

Salvo que se exprese lo contrario esta obra está bajo una licencia Creative Commons.
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11 Comentarios

  1. Isaak Solavera:

    Excelente lectura. No pude evitar imaginar rayas como estas equipadas con sensores especiales explorando las aguadas y distantes lunas jovianas en un futuro distante.

  2. Tomás:

    Pues lo que a mí me sorprende tan agradablemente es la fusión de esas dos curiosidades, una infantil y la otra científica que, en un juego de años se mutuo-alimentan para iniciar, o continuar un proyecto científicamente serio, sea cual sea su porvenir.

  3. lluís:

    Preciosos estos experimentos y al parecer de gran utilidad si se consigue replicar corazones.

    En cuanto al comentario de tomas sobre la curiosidad infantil, yo diría que los niños ( y niñas, seámos estúpidamente correctos)nacen científicos. Preguntan por todo y muchas veces las preguntas son increiblemente sorprendentes. El problema es que se les suele contestar con vaguedades o con cuatro tonterías y eso desmotiva su curiosidad. Si vieran una mayor interés en las respuestas o les supieramos explicar bien las cosas, de una manera amena y didáctica, quizá otro gallo nos cantaría.

  4. Miguel Ángel:

    Pues completamente de acuerdo, amigo Lluís. Solo discrepo en un punto, y es que el científico no nace, se hace: los niños tienen curiosidad, pero se guían por el pensamiento mágico y aceptan, sin mayor problema, explicaciones de lo más inverosímil a los fenómenos. Puedes probar con uno de 4 o 5 años se cuestione por qué le falta un trozo a la Luna y preguntarle si cree que es porque el Sol ilumina solo esa zona o porque un gigante la ha confundido con un queso y le ha dado un mordisco. A ver que te contesta.

    Abrazos.

  5. Tomás:

    Querido Miguel:
    Se guían por el pensamiento mágico porque les contamos esas tonterías y somos su autoridad de referencia. Más o menos como cuando algunos mayores dicen “lo dijo Einstein”, o “lo ha dicho el papa”, o “está escrito en la Biblia”. Los que tienen esa mentalidad acrítica y prefieren que les den las cosas ya pensadas están funcionando como esos niños.
    Un fuerte abrazo.

  6. lluís:

    Y aparte de todo eso, amigos Miguel Ángel y Tomás, es que en realidad los niños tienen una mente muy fantasiosa, a veces se inventan amigos invisibles con los que llevan conversaciones en voz alta, extrañas historias que uno no sabe de dónde sacan e incluso algunos dicen que el mundo “nació de una gran explosión de Marte”, cuando nadie les ha explicado esta historia. Yo creo que esto es bastante normal. Lo malo es cuando de mayores continúan creyendo en “amigos invisibles”, guiados precisamente como dice Tomás, por las tonterías que les contamos.

    Un saludo a ambos.

  7. Miguel Ángel:

    Para interpretar el mundo el cerebro usa todo tipo de atajos, en general con bastante buen resultado como podría ser el ejemplo de acercarse al árbol que tiene más fruta sin detenerse a contar una a una las manzanas. Pero, otras veces, nos llevan a conclusiones erróneas, como pensar que la Tierra es el centro del Universo.
    Así que el cerebro está moldeado por la evolución para merendarse explicaciones sin someterlas a mayor análisis crítico. De hecho, la inmediatez que necesita el cerebro en muchas situaciones, tampoco favorece el desarrollo del pensamiento crítico. Suele bastar con que la explicación no sea francamente contradictoria.
    La llave para salir de esa prisión del subjetivismo está en la curiosidad.

  8. Tomás:

    Es curiosa la mentalidad infantil en eso de los atajos de Miguel. Hace unos días aconsejaba yo al hijo de un amigo de muy escasa cultura pero que se defiende bien en la vida económica, que estudiase, que era muy importante el saber. Pero me contestó que su papá no sabía gran cosa y sin embargo le iba estupendamente. El chico tomaba un “atajo” de poco esfuerzo para su bienestar futuro. Sin embargo sí aceptó el padre mi consejo, pues se daba cuenta de su deficiencia y de que eso le perjudicaba.

  9. JavierL:

    Pero es que el saber no es importante para tener dinero sino para ser mejor persona. Generalmente estudiar te transforma en un empleado mejor pagado pero poco más que eso. El verdadero dinero empieza cuando otros que saben empiezan a trabajar por ti.

    Cuando vendemos a un joven el estudiar para hacer dinero estamos señalando un camino tortuoso cuando hay muchos atajos. Adicionalmente cuando el joven estudia por interés de mejoramiento económico lo hace de forma superficial y sin curiosidad por el saber mismo dando como resultado profesionales sin crecimiento como seres humanos y sin siquiera pensamiento crítico (en muchos casos)

    Yo he tenido más éxito en los consejos aclarando eso y ahondando en las importancias del crecimiento personal y cultural, en las ventajas de una mente ágil crítica y diversa para ser mejor persona, empresario, padre, esposo, etc. Y las personas que han recibido dicho consejo y terminan estudiando lo hacen con mucha curiosidad y ganas de saber

  10. Tomás:

    Tienes razón, JavierL, pero, si te fijas en mi comentario yo no aconsejaba al chico para ganar dinero, sino para, en general, ser más feliz, poder gozar con más profundidad de las cosas de la vida y también, aunque quizá no expresamente, para ser mejor. Sus padres -ambos- son unas buenísimas personas, así que espero asimilen esa cualidad sin más. Aunque hay que tener muchísimo cuidado con las compañías. Por ejemplo nunca han conocido una ópera ni un teatro; poco cine y menos libros. Una verdadera pena. Ayer les enseñé Venus. Ni los padres sabían que no era una estrella. Y los chicos sintieron bastante curiosidad, pues me preguntaban la diferencia ya que brillaba como una estrella. También yo lo pasé bien, Les ofrecí clases de inglés, que aunque lo tenga tan olvidado poseo bastante material y, además, así lo recordaría. Pero no sé si aceptarán una tarea constante.
    Abrazos.

  11. JavierL:

    Lo decía más por la respuesta del chico que por tu comentario querido tomas “papá no sabía gran cosa y sin embargo le iba estupendamente” lo he escuchado mucho.

    Muy bonito el relato que nos cuentas… Eso es estimular la curiosidad y la imaginación y es justamente lo que hicieron en el artículo y mira lo lejos que llegó… Estoy tomando nota de eso quizás cuando mis hijos crezcan pueda ofrecerles un proyecto que les llame la atención.

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