Desarrollo y caracterización de actuadores basados en músculo para biorrobots nadadores autoestabilizadores

Los biorrobots que aprovechan la energía generada por células musculares vivas han ganado recientemente interés como una alternativa a los robots mecánicos tradicionales. Sin embargo, el funcionamiento robusto y confiable de estos biorrobots sigue siendo un desafío. Con este fin, desarrollamos un biorrobot nadador autoestabilizador que puede mantener su profundidad de inmersión, inclinación y balanceo sin intervención externa. El biorrobot desarrollado en este estudio utilizó un mecanismo de propulsión basado en aletas. Consistía en una base hecha de dos materiales compuestos de PDMS y un voladizo delgado de PDMS sembrado con una capa confluyente de células musculares cardiacas. La caracterización de la lámina de células musculares cardiacas reveló un aumento gradual de la fuerza de contracción dinámica y la fuerza de tracción celular estática, que fue acompañada por un aumento lineal en los niveles de expresión de proteínas contráctiles y citoesqueléticas. En el diseño del biorrobot, en lugar de depender solo de la geometría, utilizamos dos materiales compuestos de PDMS cuyas densidades fueron moduladas mediante la adición de microbolas o polvo de níquel. El uso de dos materiales con diferentes densidades de masa permitió un control preciso de la distribución del peso para asegurar una fuerza de restauración positiva en el biorrobot inclinado en cualquier ángulo. El biorrobot desarrollado exhibió modos de propulsión únicos dependiendo del ángulo de reposo de su "aleta" o el voladizo, y alcanzó una velocidad máxima de 142 μm s(-1). La técnica descrita en este estudio para estabilizar y propulsar el biorrobot puede allanar el camino para nuevos desarrollos en biorrobótica.