Un grupo de investigadores en Estados Unidos está usando células vivas para crear una nueva clase de robots biológicos que podrían usarse en diferentes tareas, y que incluso podrían reproducirse a sí mismos.

Joshua Bongard de la Universidad de Vermont y Michael Levin de la Universidad de Tufts en Massachusetts han reportado en la publicación científica Proceedings of the National Academy of Sciences que han diseñado robots orgánicos a partir de componentes celulares, que luego construyeron uniendo diferentes tipos de células madre tomadas de una especie de rana africana (Xenopus laevis). El producto, que está muy cerca de entrar dentro de la definición de un organismo biológico, es capaz de moverse y comportarse autónomamente.

Los xenobots, como han llamado a estos organismos artificiales, pueden moverse y realizar tareas simples, como empujar obstáculos en una placa de Petri. En el futuro, según los investigadores, este tipo de robots biológicos hechos a partir de las células de una persona podrían ser inyectados dentro del torrente sanguíneo de ésta para liberar sus arterias o identificar células cancerígenas. Además, enjambres de xenobots podrían construirse para digerir desechos tóxicos en el medio ambiente, como pedazos microscópicos de plástico en el océano.

En su diseño los investigadores utilizaron un programa de computadora llamado algoritmo evolutivo, que funciona creando representaciones virtuales de miles de arreglos celulares que podrían realizar una tarea en particular. Luego, usando lo que se conoce sobre la biofísica de las células de esa rana, se seleccionaron las representaciones más prometedoras para realizar la tarea en cuestión para formar la base de miles de arreglos celulares más hasta que se encontró algo apropiado que pudiera cumplir la tarea. Una vez hecho esto, el siguiente paso fue construir el patrón que encontró el algoritmo en células de Xenopus, agrupando las células en la forma del patrón encontrado utilizando técnicas de microcirugía.

Los robots de demostración usaron dos tipos de células madre. Por un lado, células pluripotentes tomadas de embriones de etapas tempranas, con capacidad para convertirse en distintos tipos de células y, por otro lado, células progenitoras cardiacas, un tipo especializado de células madre destinada a generar el músculo del corazón. Los xenobots utilizaron las contracciones de las células cardiacas para propulsarse a través de la placa de petri.

Sorprendentemente, además de empujar los obstáculos, los Xenobots trabajaron colectivamente, moviéndose en círculos y amontonando los obstáculos en pilas ordenadas. Aunque no está claro cómo consiguieron hacer esto, es posible que las células se estén comunicando entre sí, señalan los investigadores. Futuras investigaciones abordarán esta cuestión así como la forma en que se podría “motivar” a las células a construir cuerpos más complejos y funcionales, que podría tener aplicaciones en medicina regenerativa.

¿Perseverar y multiplicarse?

Actualmente fabricar un xenobot individual toma horas de microcirugía. En el futuro, para que esta tecnología sea viable, se necesitará desarrollar formas menos complicadas de fabricarlos. En ese sentido, el proceso podría automatizarse utilizando una impresora 3D. De la misma forma, la vida útil de los xenobots, que actualmente es de apenas un par de semanas, podría aumentar con la inclusión en el diseño de un mecanismo con el que estos robots puedan alimentarse. También, aunque no sin despertar cierta controversia, se ha pensado incluirles un sistema reproductivo que los haga capaces de dividirse en dos, a la manera en que lo hacen las lombrices de tierra. Esta innovación sería útil en las aplicaciones de esta tecnología que necesiten de enjambres de xenobots. Sin embargo, un escenario en donde estos robots escapen y se establezcan en la naturaleza hace necesario que se trabaje junto a los funcionarios públicos para encontrar las formas en que la producción de estas formas de vida pueda ser regulada.