¿Es posible conjuntar componentes biológicos con la robótica avanzada utilizando células biológicas que realicen funciones de máquina y sirvan de interfase con el sistema nervioso electrónico, creando así un robot multicelular bio-híbrido?
Orr Yarkoni, Lynn Donlon, y Daniel Frankel, investigadores de la Universidad de Newcastle, creen que sí es posible, y han desarrollado una interfase que permite la comunicación entre componentes biológicos y electrónicos, descritos en un artículo de libre acceso en la revista Bioinspiration & Biomimetics.
Uno de los retos mayores al desarrollar dispositivos bio-híbridos se encuentra en la interfase entre componentes biológicos y electrónicos. La mayoría de señales celulares son simplemente incompatibles con la electrónica.
Sin embargo, la manipulación de las rutas de transducción de señales es una manera de realizar interfases entre las células y la electrónica. Con esta idea, los investigadores modificaron genéticamente células de proteína del ovario de un hámster que genera óxido nítrico como respuesta a la luz visible. Lo hicieron así:
1. Modificaron genéticamente la proteína óxido nítrico sintasa eNOS al insertar un dominio luz-oxígeno-voltaje (LOV) en el gen. Esto creó una versión fotoactiva de la proteína eNOS que produce óxido nítrico como respuesta a la influencia de luz visible.
2. Adjuntaron estas células mutantes a un electrodo de platino modificado con níquel tetrasulfonado ftalocianina (NiTSPc) que detectó el óxido nítrico y lo convirtió en una señal eléctrica.
En resumen: convirtieron una señal óptica en señal química (NO), y convirtieron la señal química en señal eléctrica. Esta señal podría ser utilizada para controlar un robot.
Al contrario de fotodetectores de estado sólido, las células tienen la posibilidad de auto-reproducción y el potencial de combinar señales de entrada para realizar el cómputo. Con los rápidos avances en biología sintética, la manipulación de rutas de metabolismo para integrar biología y máquinas permitirá algún día el desarrollo de una robótica más avanzada, indicaron los investigadores.
Esta investigación es parte de un proyecto mayor para construir un bio-robot híbrido nadador llamado Cyberplasma.
Vehículo de Cyberplasma
Los investigadores convirtieron una señal óptica en señal química (NO), y convirtieron la señal química en señal eléctrica. (crédito: LiOrr Yarkoni et al./Bioinspiration & Biomimetics)