Una cara de robot impresa en 3D con piel viva marca el siguiente nivel en la robótica
El primer robot fue desarrollado en 1956 y hoy en día es difícil imaginar nuestras vidas sin ellos. Ya sean un robots industrial en las fábricas o robots de servicio en las salas de estar, como los robots aspiradoras, estos nos facilitan mucho algunas tareas. Sin embargo, hasta ahora, los robots han mostrado pocas similitudes con los humanos. Esto podría cambiar pronto debido a los nuevos avances en la investigación de tejidos vivos y con la ayuda de la impresión 3D.
En la Universidad de Tokio, bajo la dirección del profesor Shoji Takeuchi, se fijó tejido cutáneo cultivado artificialmente a las caras de los robots mediante perforaciones impresas en 3D. La piel cultivada, inspirada en las bandas cutáneas humanas, está formada por células vivas y tiene la capacidad de autocurarse. Para fijar la piel a la superficie, se ha integrado un anclaje en forma de V perforado en la cabeza del robot, que ofrece una gran resistencia y flexibilidad. Las pequeñas perforaciones facilitan la aplicación de la piel en la superficie.
Impresión en 3D y aplicación de la piel viva a la cara del robot 3D. (Imagen: Takeuchi et al)
La producción de los agujeros en forma de V y la cabeza del robot 3D se llevó a cabo con la impresora 3D AGLISTA-3100 de KEYENCE, una empresa japonesa. Esta impresora utiliza la tecnología Material Jetting, en la que la resina sensible a la luz UV se endurece y finalmente forma el objeto 3D. La elección recayó en esta tecnología, ya que permite una impresión precisa y fiable. Gracias a las perforaciones fue fácil extender el gel de colágeno en la superficie para que la piel permaneciera firmemente adherida a la cabeza del robot impresa en 3D. El gel de colágeno, que suele ser duro y, por lo tanto, difícil de insertar en los pequeños agujeros, se ha sometido a un tratamiento con plasma. Esto permitió que el colágeno se deslizara en las perforaciones, lo que hizo que la piel se adhiriera más fácil a la superficie.
Con los métodos anteriores, los movimientos dañaban la piel aplicada y los materiales convencionales no favorecían la apariencia humana. Esto ahora cambia debido a los anclajes conectados a la base, que permiten el movimiento de la sonrisa y el estiramiento de la piel. Takeuchi explica: “En este estudio, hemos logrado recrear la apariencia humana hasta cierto punto, creando una cara con el mismo material de superficie y estructura que los humanos. Además, a través de esta investigación, hemos identificado nuevos desafíos, como la necesidad de arrugas superficiales y una epidermis más gruesa para lograr una apariencia más humana. Creemos que se puede crear una piel más gruesa y realista mediante la incorporación de glándulas sudoríparas, glándulas sebáceas, poros, vasos sanguíneos, grasa y nervios. Por supuesto, el movimiento también es un factor decisivo, no solo el material, por lo que otro desafío importante es crear expresiones similares a las humanas mediante la integración de actuadores o músculos sofisticados en el robot».
La aplicación de gel de colágeno, que conduce a la fijación de la piel viva (créditos: Takeuchi et al.)
Para la fabricación de la piel, los investigadores compraron fibroblastos dérmicos humanos normales y queratinocitos epidérmicos de donantes humanos anónimos. Para mantener las células de la piel, estas se trataron con un medio de crecimiento especial y antibióticos, mientras que se hacía un suministro de nutrientes regularmente. «Manipular los tejidos biológicos blandos y húmedos durante el proceso de desarrollo es mucho más difícil de lo que se piensa. Por ejemplo, si no se garantiza la esterilidad, las bacterias pueden invadir y el tejido muere», enfatizó Takeuchi.
La investigación abre muchas posibilidades: la piel podría utilizarse para probar productos en la industria cosmética, lo que podría reducir los ensayos con animales. También para la formación de cirujanos plásticos, la piel sería una gran ventaja para familiarizarse con los procedimientos quirúrgicos. La comunicación humano-robot podría cambiar a través de robots similares a los humanos, ya que serían capaces de transmitir sentimientos a través de diferentes expresiones faciales. En robótica, la innovación es ventajosa porque conduce a una mayor movilidad, funciones mejoradas de los sensores y un aspecto humanoide. La piel autocurativa contribuye a prolongar la vida útil de los robots y, por lo tanto, reduce los costes de posibles reparaciones. El informe de investigación destaca: “Un siguiente paso importante en esta investigación es el uso de este modelo para mejorar nuestra comprensión de los mecanismos de formación de arrugas. Además, la aplicación de estos conocimientos para recrear tales expresiones en un chip podría encontrar aplicaciones en la industria cosmética y la cirugía ortopédica». Puedes obtener más información sobre el avance AQUÍ.
El anclaje en forma de V contrae la cara plana del robot con piel viva para formar una sonrisa. A continuación, la piel vuelve a su forma original (créditos: Takeuchi et al.)
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*Créditos de las imágenes: ©2024 Takeuchi et al. CC-BY-ND
