En las últimas dos décadas, la robótica ha logrado resultados significativos. Robots de cuatro patas, robots con ruedas, manipuladores ultra precisos: todo esto es solo una parte de la abundancia de modelos que ahora estamos observando. De todos los tipos de robots, el mayor interés de la gente común y los científicos quizás sea causado por los sistemas humanoides. Dichos dispositivos ahora están ayudando activamente a las personas: se usan en el negocio hotelero, en desarrollos científicos y militares, en la vida cotidiana y la medicina. Un ejemplo de los modelos más avanzados es
Kenshiro y
Eccerobot . Estos robots tienen un análogo de huesos y músculos (los desarrolladores inicialmente planearon repetir la estructura del cuerpo humano), por lo que sus movimientos se parecen a los humanos.
Dado que la anatomía de estos robots es cercana a la original, algunos científicos están considerando la posibilidad de crear los llamados biorreactores a partir de dichos sistemas. El propósito de cualquier
biorreactor es crear condiciones óptimas para la vida de las células y microorganismos cultivados en él, a saber, proporcionar respiración, nutrición y drenaje de metabolitos al mezclar uniformemente los componentes de gas y líquido de los contenidos del biorreactor. Este artículo trata sobre sistemas de crecimiento de tejidos para trasplante a pacientes humanos. Si bien los donantes pueden tomar los órganos para el trasplante, los médicos a menudo requieren tendones, ligamentos, huesos y cartílagos. Poco a poco aprenden a cultivarlos, pero para poner en marcha la “producción”, se necesitan biorreactores donde se puedan cultivar fragmentos de tejido según los parámetros dados.
Además, para que las propiedades de dichos tejidos cumplan los criterios para el trasplante, deben cultivarse bajo ciertas condiciones, incluida la presencia de sustancias necesarias para el crecimiento y una cierta carga mecánica o estimulación mecánica, como también se llama a este factor.
Desafortunadamente, esto no es tan simple, ya que el diseño de biorreactores modernos es en gran medida primitivo. En un biorreactor mecánico, el mezclado se realiza con un mezclador mecánico, lo que conduce a un mezclado insuficientemente uniforme por un lado, y la muerte de microorganismos por el otro. El modo de mezcla se puede cambiar, pero es difícil llamar a este tipo de reactor óptimo. Los procesos que ocurren en un cuerpo real, incluidas las cargas mecánicas, dichos reactores no pueden reproducirse. Como resultado, la calidad de los tejidos crecidos sufre.
El diseño óptimo del biorreactor debe incluir la posibilidad de agregar cargas mecánicas para varias direcciones, emulando el modo de cargas mecánicas para tejidos de diferentes tipos, de acuerdo con la ubicación anatómica de tejidos específicos y el cumplimiento general de las condiciones para tejidos en crecimiento con condiciones en el cuerpo humano.
Según el biólogo Andrew Carr (Andrew Carr) y sus colegas, el diseño del biorreactor debería repetir la anatomía del cuerpo humano, esas partes de las cuales se cultivan los tejidos. Por lo tanto, los robots humanoides con un esqueleto y músculos que repiten la configuración del esqueleto y los músculos de una persona son la mejor opción.
Especialistas de la Universidad de Tokio han propuesto su propia versión de dicho sistema. Este es un
robot Kenshiro . Los japoneses han estado trabajando con este proyecto durante aproximadamente 7 años, mejorando significativamente el diseño del robot.
La configuración corporal de este sistema es similar a la estructura corporal de un niño japonés de 12 años. Su altura es de 158 centímetros, peso - 50 kg. El cuerpo del robot está equipado con un conjunto casi completo de músculos, que también tiene una persona. En total, los científicos agregaron 160 de estos músculos: 50 en las piernas, 76 en el torso, 12 en los hombros, 22 en el cuello. Por el momento, Keshiro es la repetición más perfecta de la anatomía humana en un robot.
¿Qué es común entre el biorreactor y este robot? Andrew Carra cree que Keshiro u otros sistemas similares pueden convertirse en biorreactores avanzados. Las células musculares
crecerán en polímeros electroactivos de los músculos artificiales del robot. En el proceso de crecimiento, los nuevos tejidos serán sometidos a tensiones mecánicas, de modo que las muestras resultantes cumplirán con todos los requisitos necesarios. Del mismo modo, los científicos van a cultivar otros tejidos, incluidos los tendones y el cartílago.
El biorreactor del futuro puede parecer un modelo del terminador T-800. En un marco de metal o polímero, los tejidos humanos, incluidos los músculos, los cartílagos, los ligamentos y la piel, se acumulan gradualmente. Todo el robot o sus elementos individuales se mueven, de modo que los tejidos están sujetos a las tensiones mecánicas necesarias. Después de un cierto período de tiempo, estos tejidos se eliminan del esqueleto para su trasplante a un donante humano. Tales biorreactores eliminarán la necesidad de experimentos con animales en ensayos clínicos.
Por cierto, en un futuro lejano, los eventos
pueden desarrollarse de una manera diferente: las personas se convertirán gradualmente en robots, o más bien, en cyborgs.
DOI:
10.1126 / scirobotics.aam5666