Investigadores de todo el mundo trabajan en proyectos para dotar a los robots de características similares a las humanas. Recientemente, un grupo de científicos de Stanford (Estados Unidos) desarrolló una piel sintética capaz de regenerarse por sí misma. Imaginan robots y prótesis con cualidades similares a la piel, incluida una extraordinaria capacidad de cicatrización.
“Hemos logrado lo que creemos que es la primera demostración de un sensor multicapa de película fina que se realinea automáticamente durante la cicatrización. Es un paso fundamental para imitar la piel humana, que tiene múltiples capas que se reajustan correctamente durante el proceso de cicatrización”, explica a Metro Chris Cooper, estudiante de doctorado de la Universidad de Stanford que, junto con el investigador postdoctoral Sam Root, es coautor del nuevo estudio.
Esta piel sintética es suave y elástica. Pero cada una de sus capas se cura selectivamente por sí sola si se pincha, raja o corta. La piel humana también está formada por capas. Ha desarrollado mecanismos inmunitarios que reconstruyen el tejido con la estructura original en capas mediante un complejo proceso de reconocimiento molecular y señalización.
Sam Root explicó que el equipo, dirigido por Zhenan Bao, profesor de la Universidad de Stanford, fue capaz de crear piel sintética multicapa con capas funcionales individuales tan finas como un micrón cada una, quizá menos. Tan finas que una pila de 10 o más capas no sería más gruesa que una hoja de papel.
“Una capa podría detectar la presión, otra la temperatura y otra la tensión”, comentó Root.
Los autores de la investigación señalaron que las capas de su piel sintética se reconocen a sí mismas y se alinean con capas similares durante el proceso de curación, restaurando la funcionalidad capa a capa a medida que se curan, mientras que, en otros proyectos similares, las pieles sintéticas autorregenerativas deben realinearse manualmente.
Según la investigación, el secreto está en los materiales. El esqueleto de cada capa está formado por largas cadenas moleculares conectadas periódicamente por enlaces dinámicos de hidrógeno, similares a los que mantienen unida la doble hélice de las hebras de ADN, que permiten al material estirarse repetidamente sin desgarrarse.
Los investigadores utilizaron PPG (polipropilenglicol) y PDMS (polidimetilsiloxano, más conocido como silicona) para crear la piel. Ambos tienen propiedades eléctricas y mecánicas similares al caucho y son biocompatibles. Pueden mezclarse con nanopartículas o micropartículas para permitir la conductividad eléctrica. Cuando se calientan, ambos polímeros se ablandan y fluyen, pero se solidifican al enfriarse. Así, calentando la piel sintética, los investigadores lograron acelerar el proceso de cicatrización.
En el futuro, los investigadores intentarán que las capas sean lo más finas posible y crear capas con distintas funciones. El prototipo actual está diseñado para detectar la presión, mientras que capas adicionales permitirán detectar cambios de temperatura o estrés.
Metro habló con Chris Cooper para saber más.
Robots con sentidos humanos
Gusto
En 2022, investigadores de la Universidad de Cambridge (Reino Unido) empezaron a entrenar a su robot cocinero para que evaluara el punto de sal de un plato en distintas fases del proceso de masticación, imitando un proceso similar en los humanos. Sus resultados podrían ayudar a los robots a aprender qué sabe bien y qué no, lo que les convertiría en mejores cocineros.
Olfato
El pasado abril, investigadores de la Universidad de Tel Aviv. Israel consiguieron crear un robot con sentido del olfato, utilizando un sensor biológico. El sensor envía señales eléctricas en respuesta a la presencia de un olor cercano, que el robot puede detectar e interpretar.
Tacto
El año pasado, la empresa BeBop Sensors, especializada en tecnologías de sensores para tejidos inteligentes, presentó RoboSkin, un desarrollo consistente en un tejido de menos de un milímetro de grosor que funciona como una especie de “sistema nervioso para robots”, ya que cuenta con millones de sensores en su superficie.
Entrevista
Chris Cooper,
candidato al doctorado en la Universidad de Stanford, EE.UU.
P: ¿Por qué desarrolló la piel sintética?
- Nuestro objetivo es desarrollar dispositivos electrónicos que puedan interactuar perfectamente con el cuerpo humano, ya sea sobre la piel o implantados en órganos humanos. Los dispositivos electrónicos blandos y las pieles sintéticas tienen propiedades mecánicas similares a las de la piel humana real, y esta coincidencia es esencial para los dispositivos electrónicos vestibles.
P: ¿Por qué es importante que los robots y la tecnología puedan imitar la piel humana?
- Cuando la piel se corta, se cura, y lo que es más importante, se cura sola. No hay que juntar los trozos de piel y asegurarse de que las distintas capas se alinean. La piel se cura de forma autónoma tras un corte y parte del proceso de cicatrización es la realineación automática de las distintas capas de la piel.
P: ¿Cuáles son las principales características de su invento?
- Creemos que nuestro trabajo es la primera demostración de un dispositivo electrónico blando autocurativo capaz de realinearse de forma autónoma tras un daño. Utilizamos un par de polímeros dinámicos con estructuras inmiscibles, lo que permite la autocuración selectiva entre las capas, con unidades de unión dinámicas similares, lo que aumenta la adhesión entre capas para evitar la deslaminación durante el estiramiento.
P: Cuéntenos más sobre su capacidad de curación.
- Al calentar los polímeros autorregenerativos, las cadenas individuales se mueven y todo el dispositivo puede curarse tanto mecánica como eléctricamente. Nuestra aportación es demostrar que este proceso puede ocurrir simultáneamente en un dispositivo con dos polímeros dinámicos diferentes y que esto permite que las capas compuestas por estas diferentes capas se realineen durante la cicatrización sin intervención manual.
P: ¿Cómo podría funcionar esta piel en robots?
- Nuestra visión es que el uso de esta capacidad de autocuración en futuras pieles electrónicas les permitirá recuperarse de los daños del desgaste cotidiano sin perder su capacidad de percibir y responder al entorno, de forma análoga a cómo se cura nuestra piel después de un daño.