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Diseño para la vida: progresos biomédicos en micromanipulación inspirados en tejidos

El proyecto financiado con fondos de la Unión Europea POLYACT aplicó principios de fabricación de tejidos a la producción de microactuadores y planteó así una amplia gama de aplicaciones de biomedicina tanto en el interior como el exterior del organismo.
Diseño para la vida: progresos biomédicos en micromanipulación inspirados en tejidos
Varios progresos en el ámbito de la biotecnología se basan en la posibilidad de manipular la materia viva a escala microscópica. No obstante, cuando en una disciplina se depende de una destreza óptima y del cumplimiento de férreos requisitos por parte de los materiales, son muchos los obstáculos para aprovechar todo el potencial de dichos progresos. Por ejemplo, la capacidad para agarrar células y tejidos en microcirugía suele estar supeditada a la capacidad de succión que ofrecen las micropipetas, una técnica no exenta de riesgos debido a la rigidez del dispositivo y el control de la fuerza ejercida —mínimo o incluso nulo— que ofrece. Además, los dispositivos microrrobóticos impulsados por motores eléctricos o sistemas neumáticos suelen ser grandes, pesados, ruidosos y, cuando se emplean como interfaz para humanos, ofrecen una sensación excesivamente artificial.

El proyecto financiado por la Unión Europea POLYACT se propuso eliminar dichas limitaciones y fabricar actuadores poliméricos microscópicos. Al ejercer fuerza de un modo similar a músculos y motores, estos actuadores —dispuestos estratégicamente— podrían servir en múltiples tareas para manipular elementos minúsculos de forma suave y flexible. Estos actuadores microscópicos son entre uno y dos órdenes de magnitud menores a la tecnología disponible.

Producción a pequeña escala

POLYACT diseñó, fabricó y evaluó dos generaciones de microactuadores suaves y flexibles y dos métodos de fabricación nuevos. El equipo comenzó su trabajo fabricando miliactuadores de control individual con película delgada de PVDF SPE (electrolito de polímero sólido de difluoruro de polivinilideno), pero descubrió que sin una conductividad iónica elevada no se lograba la flexibilidad pretendida. El equipo rediseñó la composición del actuador y probó distintas alternativas al PVDF SPE, entre las cuales destacaron las redes de polímeros interpenetrantes (IPN). El equipo también adaptó su técnica de disposición de electrodos poliméricos de gran conductividad, y pasó de un enfoque basado en el metal a otro que se sirve de capas de polímero con conducción electrónica que se sintetizaron por medios electroquímicos. Los actuadores resultantes precisaron una cantidad mínima de energía eléctrica (del orden de entre veinte y treinta milivatios) y potenciales bajos (aproximadamente entre uno y dos voltios), permitiendo así que estas herramientas de micromanipulación puedan controlarse de forma individual al portar su propia fuente de alimentación.

El equipo del proyecto señaló al comienzo del mismo las posibilidades que ofrece POLYACT para la biomedicina interna. En concreto, apuntaron a su aplicación en intervenciones biomédicas como obturadores y diafragmas ópticos, pero sobre todo para el empleo de tecnología microrrobótica con control remoto en el interior del organismo de un paciente dada su capacidad para reducir el riesgo de traumatismos quirúrgicos. En cualquier caso, la tecnología de manipulación blanda puede ser revolucionaria en muchos más ámbitos, dada su capacidad para ajustarse con mayor precisión a la consistencia y textura de distintos materiales biológicos que las alternativas ya disponibles.

Regreso al futuro con «actuadores textiles»

Miembros del equipo publicaron el año pasado un artículo en la revista «Science Advances» en el que compararon la fabricación de actuadores con patrones específicos, por un lado, con la producción de tejidos, por el otro, y acuñaron la denominación de «textuators» (actuadores textiles) para referirse a su creación. Este planteamiento permitió al equipo aprovechar conocimientos de la industria textil sobre las propiedades relativas (fuerza, flexibilidad, deformación, etc.) que se pueden aplicar al diseño en función de la forma en la que se hila o se teje. Si esto se suma a la capacidad para fabricar productos en serie, la tecnología de POLYACT ofrece una enorme gama de aplicaciones de interfaz humana.

El artículo de «Science Advances» menciona innovaciones en el campo de los dispositivos de asistencia, como trajes a modo de exoesqueletos, ocultos bajo la ropa, dotados de actuadores ponibles que ofrecen una sensación natural y verosímil. Esos actuadores textiles podrían ofrecer funciones musculares que ayuden a aquellos con movilidad restringida, como personas mayores o con discapacidades. De cara al futuro, el equipo del proyecto mencionó la inclusión de «hilos sensores en los tejidos» para ofrecer un mecanismo de retroalimentación que aumente más aún su control.

Para más información, consulte:
Página del proyecto en CORDIS

Fuente: Basado en información del proyecto

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