Investigadores de la Universidad Tecnológica de Delft, en los Países Bajos, han creado una pinza robótica blanda que se mueve sin batería, motor, controles electrónicos ni una fuente de energía externa. El actuador utiliza el metabolismo de microalgas vivas para convertir la luz en flexión mecánica, según un estudio publicado en Nature Communications.

El dispositivo es una tira de dos centímetros de largo fabricada con dos capas de hidrogel unidas. Cada capa responde de manera diferente a los cambios de acidez, o pH. Las microalgas crecen en la superficie de una de las capas y forman una biopelícula después de que la tira permanece durante siete días en un cultivo de la especie de agua dulce Chlamydomonas reinhardtii.

Cuando se exponen a luz roja y azul, las algas realizan la fotosíntesis y consumen nitrato de la solución nutritiva circundante. Estos procesos eliminan iones de hidrógeno cerca del hidrogel, lo que eleva el pH local de alrededor de 8 hasta un máximo de 11. El cambio hace que los grupos químicos de la capa activa adquieran carga negativa, absorban agua y se hinchen hasta superar en más de cuatro veces su peso original. Como las dos capas se expanden de manera diferente, la tira se dobla.

Cuando se apaga la luz, la fotosíntesis se detiene. Entonces las algas metabolizan los azúcares almacenados y liberan dióxido de carbono, haciendo que el hidrogel vuelva a ser más ácido. La capa activa se contrae y la tira se dobla en la dirección opuesta, mientras que el pH del agua circundante cambia solo marginalmente.

Para demostrar el concepto, los investigadores produjeron una flor artificial, una pinza de cuatro dedos y un gancho. Bajo iluminación, la pinza se cerró alrededor de una esfera metálica hueca de 18,4 miligramos. El gancho sostuvo un anillo de goma de 52,5 miligramos y lo soltó después de apagar la luz.

El impulso biológico es muy eficiente desde el punto de vista energético, pero lento. La respuesta medible comienza entre 10 y 20 segundos después de un cambio en la iluminación, pero una flexión completa de 300 grados puede tardar hasta 18 horas. Por ello, los videos de demostración de la universidad utilizan velocidades de cámara rápida entre 1.800 y 3.600 veces superiores a la velocidad real.

Después de 15 horas de iluminación, el actuador alcanzó una fuerza máxima de 0,8 milinewtons, aproximadamente equivalente al peso de una masa de 80 miligramos. En el experimento, un soporte externo realizó el movimiento ascendente necesario para levantar los objetos. El actuador también debe permanecer en un entorno líquido que contenga nutrientes disueltos y se secaría al aire.

El sistema basado en algas permaneció operativo durante al menos 60 días, más tiempo que algunos diseños biohíbridos anteriores basados en células musculares animales o bacterias. Los investigadores no utilizaron organismos modificados genéticamente. Sugieren que la tecnología podría llegar a ser útil en aplicaciones que requieran movimientos lentos y fuerzas bajas, incluidos elementos de sombreado controlados por luz, sistemas agrícolas y la manipulación de muestras delicadas bajo el agua.

Fuentes: t3n.