Robots microscópicos impresos en 3D que nadan y navegan como organismos vivos

Un robot que se comporta como un ser vivo pero no tiene sensores. Que navega sin software. Que toma decisiones sin cerebro. Este es el último avance de la profesora Daniela Kraft en la Universidad de Leiden (Países bajos). Publicado recientemente bajo el título Life-like behavior emerging in active and flexible microstructures, el trabajo de Kraft y su colega Mengshi Wei presenta una nueva clase de estructuras microscópicas impresas en 3D que exhiben comportamientos sorprendentemente similares a los de organismos vivos. Todo ello sin un solo sensor, sin línea de código, sin cerebro.

El secreto de este proyecto es una impresora 3D Nanoscribe, una máquina de fotopolimerización por dos fotones capaz de trabajar a escala micrométrica con una gran precisión. Con ella, el equipo fabrica cadenas flexibles compuestas por segmentos individuales de apenas 5 µm unidos por articulaciones de 0,5 µm. Para daros una idea, piezas diez veces más delgadas que un cabello humano. “Estamos imprimiendo en 3D en el límite absoluto de lo que es técnicamente posible”, señalan las investigadoras.

La inspiración llegó de la naturaleza. Gusanos, serpientes y otros organismos modifican continuamente su forma mientras se desplazan, lo que les permite adaptarse al terreno. Existen robots flexibles que ya explotan este principio, pero replicarlo a escala micrométrica era un reto: hasta ahora, los microrobots eran rígidos y pequeños, o flexibles pero grandes.

El campo eléctrico como motor

La propulsión se consigue aplicando un campo eléctrico alterno (AC) externo. Al activarlo, los segmentos de la cadena se propulsan de form autónoma y la flexibilidad del conjunto genera un movimiento ondulatorio que recuerda de inmediato al nado de un microorganismo. El equipo identificó varios modos de locomoción que emergen espontáneamente de la propia arquitectura del dispositivo.

Lo verdaderamente llamativo es el mecanismo de retroalimentación descubierto: la forma del robot influye en cómo se mueve, y el movimiento altera a su vez la forma. Esta dinámica confiere al sistema una capacidad de respuesta que imita la inteligencia encarnada (embodied intelligence) de los seres vivos. “El microrobot percibe cómo el entorno modifica su cuerpo y reacciona a ello”, explica Kraft, “lo que significa que no necesitamos electrónica microscópica para integrar capacidades inteligentes”.

El comportamiento emergente incluye logros concretos. Cuando el robot encuentra un obstáculo, busca automáticamente una ruta alternativa; cuando dos robots se cruzan, se esquivan entre sí; en entornos densos, son capaces de desplazar los objetos que obstruyen su camino. Las implicaciones prácticas de este sistema apuntan directamente al ámbito biomédico. La capacidad de navegar de forma autónoma en entornos complejos, como los fluidos y tejidos del cuerpo, abre la puerta a aplicaciones como la administración localizada de fármacos, procedimientos quirúrgicos mínimamente invasivos o nuevas herramientas de diagnóstico.

El siguiente paso, según las propias investigadoras, es comprender en profundidad cómo emerge este comportamiento dinámica y funcional, un conocimiento que permitirá diseñar microrobots más avanzados y arrojar nueva luz sobre la física de los micronadadores y organismos biológicos.

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*Créditos de todas las fotos: Universiteit Leiden / Daniela kraft