Estas herramientas blandas pueden utilizarse para aplicaciones de beneficio directo para los humanos
Biólogos marinos han adoptado unos "dedos lenguados robóticos y blandos" como herramientas para realizar su investigación submarina. En un estudio que apareció el 24 de febrero en la revista Current Biology, los científicos descubrieron que las medusas sostenidas por dedos robóticos ultra suaves expresaron significativamente menos genes relacionados con el estrés que cuando se sujetaban con pinzas sumergibles tradicionales.
Con la forma de los famosos tallarines, esta nueva tecnología robótica permite la recopilación de datos ecológicos de una manera más suave y menos invasiva.
"Utilizando la genómica, confirmamos que los robots blandos recientemente desarrollados son una forma más amable de manejar algunos de los organismos más resbaladizos: las medusas", dice el primer autor Michael Tessler, becario postdoctoral en el Museo Americano de Historia Natural. "Con las nuevas tecnologías, a menudo podemos lograr grandes avances en técnicas, como el manejo de animales en aguas profundas".
A diferencia de un perro o un gato, las medusas no pueden emitir sonidos ni quejarse por su incomodidad. En cambio, el análisis de qué genes expresan puede dar una idea de cómo están reaccionando a su entorno. Utilizando la secuenciación de genes, los investigadores midieron las diferencias en la expresión de genes de medusa cuando nadaban libremente, sostenidas por los blandos dedos de la pinza robótica o agarrados por una pinza rígida más estándar.
"Imagina que estás sentado muy feliz en tu escritorio y yo mido qué genes están activos, y luego te pincho con una mano en forma de pinza. Luego vería cuán diferente reaccionaron tus genes en comparación con cuando estabas sentado sin molestias; la fuerza de esa diferencia puede actuar como un indicador de tu nivel de estrés", dice el autor principal David Gruber, profesor de biología, Universidad de la ciudad de Nueva York, Baruch College y CUNY Graduate Center, Ph.D. Programa en biología.
Las medusas suavemente sostenidas mostraban patrones de expresión génica más parecidos a los individuos no perturbados, lo que demuestra su respuesta relativamente tranquila a la captura. Además, las medusas atrapadas por la pinza estándar expresaron genes de "reparación", lo que sugiere que se estaban preparando para el daño físico.
"Creo que lo interesante es que cuando comienzas a acosarlas con pinzas estándar, inmediatamente se auto reparan/estresan porque, siendo un organismo tan frágil, estresarse es bastante común para ellos", dice Gruber. La expresión de estos genes de reparación automática fue a niveles más altos en comparación con las medusas que nadaban libremente o se sostenían suavemente.
Pero los impactos de este estudio se extienden mucho más allá de las medusas. "Simplemente los usamos como organismos de muestra", dice Gruber. "Ahora que hemos demostrado que este método puede causar menos estrés a algo tan frágil como una medusa, realmente demuestra nuestra hipótesis de que los robots blandos en las profundidades del mar pueden ser herramientas efectivas para todo tipo de interacciones delicadas".
La coautora Nina Sinatra, que era estudiante de posgrado en el Instituto Wyss de Ingeniería Biológica de la Universidad de Harvard, se hizo eco de estos sentimientos cuando trabajaba en el estudio y diseñó los suaves dedos de la pinza robótica. "Seleccionar materiales que sean flexibles, resistentes y livianos les permite a los robots blandos operar de manera robusta en el entorno de las profundidades marinas, mientras que son lo suficientemente delicados como para interactuar de manera segura con algunos de los organismos marinos más frágiles", dice Sinatra. "Al expandir nuestra caja de herramientas de materiales, los ingenieros pueden desbloquear emocionantes e inteligentes soluciones para desafíos que no serían manejables para los robots convencionales".
Además, estas herramientas robóticas blandas pueden llevarse a la superficie para aplicaciones de beneficio directo para los humanos. "Podrían usarse para cosechar frutos de los árboles sin dañarlos, rehabilitar los músculos de los pacientes con accidente cerebrovascular y muchas otras cosas que los robots de cuerpo rígido son demasiado torpes y demasiado poderosos para lograr hoy", dice el coautor Rob Wood, miembro de la Facultad Wyss Core y profesor de Ingeniería y Ciencias Aplicadas en la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson de Harvard (SEAS).
Históricamente, la exploración oceánica ha sido un duro ejercicio; la recopilación de datos ha requerido extraer material del fondo del mar o matar especímenes para luego estudiarlos en la superficie. Con la inclusión de robots blandos, es posible tomar muestras de ADN e incluso realizar en tiempo real controles médicos de organismos de aguas profundas, con poco impacto físico.
"Al integrar robots blandos en la forma en que llevamos a cabo la investigación de las profundidades del mar, estamos remodelando nuestra visión del futuro para los biólogos marinos", dice Gruber. "Nuestra filosofía es que debemos ser lo más gentiles y cuidadosos posible mientras estudiamos y nos acercamos a estas nuevas fronteras".
Artículo científico: Ultra-gentle soft robotic fingers induce minimal transcriptomic response in a fragile marine animal
