La mayoría de los materiales empleados para la creación de nueva tecnología, están hechas de acero, hormigón, productos químicos y plásticos, que se degradan con el tiempo y pueden producir efectos secundarios nocivos para la salud y la ecología. Ante este problema, los investigadores se han centrado en la generación de materiales a base de material biológico, gracias a una rama de la ciencia llamada bioingeniería.
Nacen los primeros “robots vivos”
En un artículo reciente publicado en la revista PNAS el Dr. Sam Kriegman y colaboradores reportaron la creación de los primeros robots vivos, que están hechos a base células funcionales de un anfibio, la rana de uñas africana cuyo nombre científico es Xenopus laevis.
Un método de creación innovador
Los científicos empelaron un nuevo método para la fabricación de estos robots, iniciaron con un diseño de una nueva forma de vida, utilizando Inteligencia Artificial (IA) para realizar los modelo in silico, con una función específica deseada. Después realizaron la transferencia de estas arquitecturas con un conjunto de herramientas de construcción basado en células, para que de esta forma los nuevos “seres vivos” puedan tener los comportamientos previstos.
Los investigadores realizan un análisis robusto de las mejores estructuras que fueron diseñadas por la lA, mediante simulaciones se descartaron los estructuras endebles y únicamente se seleccionan los más competentes.
Los diseños que pasaron exitosamente las pruebas del filtro de construcción continúan con la siguiente etapa. En esta, se construyen a partir de tejidos vivos, de manera concreta, de las células madre pluripotentes se recolectan primero de embriones de Xenopus laevis (la rana africana) en etapa de blástula, se disgregan y se agrupan para lograr el número deseado de células.
Luego sigue la incubación, el tejido agregado se moldea manualmente por sustracción utilizando una combinación de fórceps de microcirugía y un electrodo de cauterización con punta de alambre de 13 μm, lo que produce una aproximación biológica del diseño simulado.
Además, el tejido contráctil se puede colocar en capas en el organismo a través de la recolección e incrustación de Xenopus, de las células progenitoras cardíacas, un tipo de célula derivada embrionariamente que se desarrolla naturalmente en cardiomiocitos (músculo cardíaco) y produce ondas contráctiles en ubicaciones específicas en la forma resultante.
Resultados sorprendentes
Los que se obtienen después de este largo procedimiento, es una aproximación 3D viva del diseño evolucionado (el que se hizo a través de la IA), que posee la capacidad de moverse por sí mismo y explorar un entorno acuoso durante un período de días o semanas sin nutrientes adicionales. Luego, estos organismos se despliegan en su entorno físico y se observa el comportamiento resultante, si lo hay.
El siguiente paso es la evaluación de los comportamientos se comparan con los predichos por sus homólogos simulados para determinar si los comportamientos se transfirieron de silico a vivo fueron con gran eficacia.
¿Qué es la bioingeniería?
Como lo mencionamos al principio, los científicos buscan nuevos materiales para la construcción de la tecnología, por lo que recurren a la bioingeniería. Esta es una disciplina multidisciplinaria que combina principios de la ingeniería, la biología y la medicina para diseñar y desarrollar soluciones tecnológicas innovadoras para aplicaciones en el campo de la salud, la agricultura, el medio ambiente y otros sectores relacionados con la vida.
La bioingeniería utiliza conocimientos y técnicas de la biología, la química, la física, las matemáticas y la ingeniería para abordar problemas y desafíos en áreas como:
- Ingeniería de tejidos y órganos: La bioingeniería busca desarrollar métodos para cultivar y regenerar tejidos y órganos humanos, ya sea en el laboratorio o en el cuerpo humano, con el objetivo de reemplazar tejidos dañados o enfermos.
- Biomateriales: Se centra en el desarrollo y uso de materiales biocompatibles para aplicaciones médicas, como implantes, prótesis, dispositivos médicos y sistemas de administración de medicamentos.
- Bioinstrumentación: Implica el diseño y desarrollo de instrumentos y dispositivos médicos para el diagnóstico, monitoreo y tratamiento de enfermedades, como equipos de imágenes médicas, biosensores y sistemas de monitorización.
- Ingeniería genética y biotecnología: Se enfoca en el uso de herramientas y técnicas de manipulación genética para modificar organismos vivos con el fin de producir medicamentos, mejorar la producción agrícola, desarrollar terapias génicas y avanzar en la investigación biomédica.
- Bioinformática y biología computacional: Combina la biología y la informática para analizar grandes conjuntos de datos biológicos, modelar sistemas biológicos y mejorar la comprensión de los procesos biológicos complejos.
Fuente: Agencia ID.
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