Un pequeño brazo robótico cubierto de microalgas puede doblarse y manipular objetos cuando recibe luz. El prototipo desarrollado por investigadores de la Delft University of Technology convierte la actividad fotosintética de estos microorganismos en movimiento, sin motores convencionales ni una fuente de energía externa distinta de la iluminación.
El equipo encabezado por la profesora Marie-Eve Aubin-Tam presentó un actuador suave formado por dos capas de hidrogel. Sobre una de ellas crecen microalgas, cuyas respuestas metabólicas modifican el entorno químico del material. El prototipo mide cerca de dos centímetros de largo y un milímetro de grosor, y puede cambiar de forma de manera reversible al alternar entre luz y oscuridad.
La fotosíntesis hace que el brazo se flexione
Cuando reciben luz, las algas realizan fotosíntesis: utilizan energía luminosa y dióxido de carbono para producir azúcares, además de incorporar nitrógeno para formar componentes celulares. Esa actividad eleva el pH local del hidrogel. Como las dos capas reaccionan de manera distinta a esos cambios, se expanden en diferente medida y provocan que la estructura se curve.
Al apagar la luz, la respiración de las microalgas libera dióxido de carbono y el pH vuelve a bajar. El cambio inverso comienza en alrededor de diez segundos, aunque el movimiento visible del hidrogel es mucho más lento: la flexión significativa puede tardar varias horas. El trabajo también midió una respuesta marcada en la capa sensible al pH: en condiciones ácidas, entre pH 3 y 7, llegó a cerca del 37 por ciento de su peso original; a pH 11, alcanzó cuatro veces ese peso.
Un agarre delicado y con aplicaciones por explorar
Para demostrar el movimiento, el grupo construyó una pinza de cuatro dedos que se cierra bajo la luz y puede levantar una pequeña esfera metálica hueca. También probó un actuador con forma de gancho capaz de recoger y soltar un anillo de goma. Los objetos eran extremadamente ligeros —pesaban mucho menos que un clip—, pero los ensayos muestran cómo un material flexible puede sujetar elementos sin recurrir a mecanismos rígidos.
La investigación todavía es una prueba de concepto, no un robot listo para uso comercial. Aun así, el equipo plantea explorar sistemas suaves y sensibles al entorno para tareas agrícolas, control de fluidos en dispositivos de laboratorio en un chip y robótica submarina. Como la respuesta química ocurre alrededor de las algas, la propuesta también podría evitar modificar el pH de todo el líquido circundante.
Las microalgas no fueron modificadas genéticamente y aprovechan la luz como fuente de energía. Para Aubin-Tam y sus colegas, el siguiente reto es entender qué funciones pueden obtenerse al integrar células vivas en materiales funcionales y cómo convertir ese principio en actuadores más autónomos, con menos intervención externa.
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Fuente: WIRED.