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

En la Escuela Politécnica Federal de Lausana (Suiza), el equipo de investigación de Selman Sakar logró desarrollar micromáquinas capaces de estimular mecánicamente células y microtejidos. Estas herramientas, que son impulsadas por músculos artificiales del tamaño de una célula, pueden realizar complicadas tareas de manipulación en condiciones fisiológicas a escala microscópica.

Las herramientas consisten en 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 usar para concretar pruebas combinatorias que involucran estimulación química y mecánica de alto rendimiento en una variedad de muestras biológicas. La investigación se publicó en la revista Lab on a Chip.

Igual que los legos

Los científicos tuvieron esta idea de ensamblaje 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“, apuntó Sakar.

Su sistema consiste en ensamblar varios componentes de hidrogel, como si fueran bloques de Lego, para formar un esqueleto compatible, y luego crear conexiones de polímeros similares a tendones entre el esqueleto y los microactuadores. Al combinar los bloques y los actuadores de diferentes formas, los científicos pueden crear una serie de micromáquinas complicadas.

“Nuestros actuadores blandos se contraen de manera rápida y eficiente si 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“, explicó la doctora Berna Ozkale, autora 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 gran esfuerzo.

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 permitirían activar mecanismos para la entrega a pedido de agentes biológicos.

 

Vía: Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne