Científicos de Tokio diseñaron dos modelos de micromáquinas para sujetarlas a algas unicelulares que destacan por sus cualidades de movimiento.
Ha llegado la hora de poner a trabajar a los organismos unicelulares. La Universidad de Tokio ha creado máquinas de tamaño microscópico que pueden ser sujetadas a algas nadadoras. Los científicos piensan que, a través de estos diseños biohíbridos, es posible lograr avances en la investigación o ingeniería microcelular.
Las máquinas funcionan de manera similar al arado, el instrumento de agricultura que es movido por la fuerza de un animal para labrar la tierra. El equipo de científicos de Tokio creó vehículos que pueden almacenar algas de la especie Chlamydomonas reinhardtii. Los microorganismos nadan de manera libre, pero su movimiento tira del artefacto.
Con ayuda de la técnica de estereolitografía de dos fotones, una sofisticada forma de impresión en 3D, crearon una estructura rotatoria y un deslizador. Además de tener sus componentes mecánicos esenciales a base de plástico, las máquinas cuentan con trampas para algas que lucen como canastas. Las C. reinhardtii encapsuladas por las estructuras tienen la función del motor.
El problema de los micromotores
Las micromáquinas comienzan a ser una tendencia en el campo de la ingeniería. Hay diferentes propuestas para impulsarlas, como el uso de proteínas motoras, tejido muscular, espermatozoides y bacterias. Técnicamente hablando, todas pueden impulsar una micromáquina, pero no son fáciles de operar o aislar. Este es uno de los principales retos a los que se enfrenta el campo de los micromotores. La ciencia necesita diseños y bases que puedan usarse de forma generalizada.
En ese sentido, la implementación de algas y canastas para impulsar una estructura es una idea prometedora. Según el comunicado de la Universidad de Tokio, fue la habilidad extraordinaria de nado de los microorganismos lo que inspiró al equipo para estas máquinas impresas.
La Chlamydomonas reinhardtii mide aproximadamente 10 micrómetros de diámetro. Su habilidad para desplazarse sobre líquidos es posible gracias a sus dos singulares flagelos, que pueden dar hasta 50 brazadas por segundo. Debido a que es un ser vivo unicelular común en la Tierra, la ciencia la utiliza constantemente como organismo modelo. En otras palabras, el estudio profundo de la C. reinhardtii revela secretos de fenómenos biológicos específicos que presentan otras algas más complejas.
Usar algas como motor de micromáquinas tiene ventajas
Hay ventajas en usar algas en lugar de otros organismos microscópicos. Según el reporte, no es necesario alterarlas químicamente para que funcionen ni usar infraestructura extra que las canalice hacia la canasta que las encapsula. Los diseños biohíbridos de rotor y deslizador junto a las Chlamydomonas reinhardtii simplifican el proceso.
Existen algunas sorpresas en las pruebas. El ‘scooter’, la máquina que debería ir hacia adelante, presentó movimientos erráticos de balanceo y volteó sin razón aparente. Los científicos creen que esto tiene que ver con el movimiento colectivo de las algas. Es probable que una sola no pueda orientarse tan bien.
Las máquinas biohíbridas funcionaron y simplificaron el proceso, pero no hay certeza de cuánto tiempo puedan durar sin presentar alteraciones. Según la investigación, los experimentos duraron horas, pero el tiempo de vida promedio de una alga es de dos días. Es imperativo que las futuras investigaciones indaguen sobre la preservación de los materiales a lo largo del ciclo de vida de los biomotores. También deberá perfeccionarse el movimiento primario de las máquinas, como el giro y el avance.
“Estos métodos tienen el potencial de evolucionar en el futuro hacia una tecnología que pueda usarse para el monitoreo ambiental en entornos acuáticos y para el transporte de sustancias mediante microorganismos, como el movimiento de contaminantes o nutrientes en el agua”, concluye Shoji Takeouchi, supervisor del proyecto de las micromáquinas biohíbridas.
