I ricercatori dell'Università di Harvard hanno creato una razza robotica composta da muscolo cardiaco di ratto. Sembra folle ma è proprio così. "In parole povere, abbiamo creato il tutto con un pizzico di cellule cardiache di ratto, un pizzico di protesi mammarie e un pizzico di oro. È la somma di tutto questo, fatta eccezione per l'ingegneria genetica", ha spiegato Kit Parker, bioingegnere di Harvard che ha guidato il team che ha sviluppato lo strano robot.
La razza robotica è lunga poco più di mezzo pollice (equivalente a 1,2 cm) e pesa solo 10 grammi, ma è in grado di muoversi nel liquido con lo stesso movimento ondulatorio usato dalle razze. Il robot è alimentato dalla contrazione di 200.000 cellule di muscolo cardiaco di ratto create geneticamente, posizionate nella parte inferiore.
Il team di Parker ha progettato il robot affinché seguisse gli impulsi luminosi di luce, permettendogli di muoversi e passare attraverso percorsi ad ostacoli senza problemi. Il robot è stato presentato in uno studio pubblicato sulla rivista Science.
"Usando le cellule viventi sono stati in grado di costruire questo robot in un modo non replicabile con qualsiasi altro materiale", ha spiegato Adam Feinberg, esperto di robotica della Carnegie Mellon University, che in passato ha lavorato con Parker. "La luce innesca i muscoli che lo fanno muovere. Non si può replicare questo movimento con l'elettronica e gli attuatori mantenendo il tutto leggero e maneggevole. E davvero è comandato a distanza, come un televisore".
Per capire come i muscoli di un ratto possono far muovere una razza robotica è necessario "scomporre" il tutto: il robot è fatto di quattro strati di materiale. Quello superiore è un corpo 3D di silicone - la stessa copertura di un impianto mammario - ricavato da uno stampo in titanio. Questo corpo flessibile tiene gli altri materiali insieme.
Il secondo layer è un semplice scheletro d'oro. "Lo scheletro c'è perché abbiamo bisogno di un po' di rinculo, in modo che le pinne pettorali rimbalzino indietro alle loro posizioni originali una volta terminata l'ondulazione", ha spiegato Parker. Perché l'oro? Il team ha riscontrato che il materiale ha la giusta rigidità e la flessibilità per piegarsi e rimbalzare, inoltre "è davvero facile da lavorare".
Il terzo layer è un altro strato super sottile di silicone che impedisce al muscolo cardiaco di avere un contatto diretto con l'oro, ma gioca anche un altro ruolo molto importante. Insieme allo strato 3D superiore il silicone è creato con il giusto modello in scala affinché il layer successivo, le cellule di ratto, "crescano con l'esatta architettura muscolare che desideriamo", ha dichiarato Parker. "Con il giusto design geometrico possiamo guidare queste cellule per formare i tessuti che vogliamo".
Infine la parte inferiore del robot è stratificata con le cellule viventi di ratto. Queste cellule sono state messo a punto geneticamente e sono originate dai muscoli del cuore. I ricercatori le hanno stratificate su ciascuna delle due alette della razza robotica in una serpentina. Queste cellule inviano un segnale alle altre celle, creando la flessione del muscolo per far nuotare la razza con l'esatto movimento ondulatorio di una razza reale.
L'ingegneria genetica fa sì che i muscoli si contraggano solo se illuminati da una luce a una specifica lunghezza d'onda. I ricercatori hanno applicato una tecnica chiamata optogenetica che permette a cellule altrimenti normali di rispondere alla luce.
Il robot può nuotare in un liquido al cui interno sono sospese sostanze nutritive per mantenere le cellule del cuore di ratto alimentate e vive. Anche dopo 6 settimane, il robot era ancora in grado di nuotare con oltre l'80% delle sue cellule ancora vive.
Anche con i nutrienti giusti il robot non sarebbe in grado di nuotare fuori da un laboratorio perché le cellule sono sostanzialmente indifese alle infezioni. "Non hanno un sistema immunitario, non sono protette da batteri o funghi", ha spiegato Feinberg. Dato che il robot è stato creato da cellule viventi, si può definire vivo? Kit Parker ritiene che si tratti di "una forma di vita biologica. Una macchina, ma anche una forma di vita biologica. Io non lo chiamerei un organismo, perché non si può riprodurre, ma è certamente vivo"
Secondo i ricercatori questo robot vivente permetterà a ricercatori di diverse discipline di imparare nuove cose. Ad esempio alcuni potranno capire meglio come si comportano i muscoli cardiaci e molto altro ancora.