Guía fototáctica de un rayo robótico suave de ingeniería de tejidos

Área de la Ciencia:

• Sistemas biohíbridos
• Ingeniería de tejidos
• La robótica
• Optogenética

Sus antecedentes:

• Los peces batoides (por ejemplo, rayas, patines) poseen una morfología simple pero efectiva para la locomoción acuática.
• El desarrollo de sistemas biohíbridos ofrece un enfoque novedoso para crear máquinas autónomas inspiradas en la biología.
• El control de los sistemas biohíbridos con estímulos externos como la luz es crucial para las aplicaciones prácticas.

Objetivo del estudio:

• Para diseñar un rayo de ingeniería de tejidos a escala 1/10 capaz de nadar ondulatorio.
• Para lograr una guía fototáctica y maniobras controladas del sistema biohíbrido utilizando optogenética.
• Para replicar los patrones básicos de desviación de la aleta observados en los peces batoides.

Principales métodos:

• Diseño de cardiomiocitos disociados de rata en un cuerpo elastomérico con un esqueleto de oro microfabricado.
• Utilizando la optogenética para la activación muscular inducida por la luz y el control de los movimientos de las aletas.
• Implementación de circuitos musculares con patrón de serpentina para la propulsión ondulatoria coordinada.

Principales resultados:

• Creó con éxito una raya biohíbrida que imita la morfología y los patrones de natación de los peces batoides.
• Guía fototáctica demostrada, que permite al rayo seguir las señales de luz.
• Velocidad y dirección controladas mediante la modulación de la frecuencia de la luz y la activación selectiva de las aletas, permitiendo la navegación a través de un recorrido de obstáculos.

Conclusiones:

• El estudio presenta un sistema biohíbrido viable para crear robots acuáticos autopropulsados y guiados por luz.
• La optogenética proporciona un control preciso sobre la activación muscular para maniobras complejas en organismos diseñados.
• Esta investigación allana el camino para el desarrollo de máquinas biohíbridas avanzadas para la detección y la locomoción.