Japón ha creado robots con el rostro hecho de piel con células humanas

Científicos japoneses han encontrado la forma de crear rostros humanos en robots, utilizando piel viva para obtener sonrisas y otras expresiones faciales más realistas. Los investigadores han encontrado una manera de unir tejido cutáneo diseñado a las formas complejas de robots humanoides. Esto trae consigo beneficios potenciales para las plataformas robóticas, como una mayor movilidad, capacidades de autocuración, capacidades de detección integradas y una apariencia cada vez más realista.

Inspirándose en los ligamentos de la piel humana, el equipo, dirigido por el profesor Shoji Takeuchi de la Universidad de Tokio en Japón, incluyó perforaciones especiales en la cara de un robot, que ayudaron a que una capa de piel se fijara. Su investigación podría ser útil en la industria cosmética y ayudar a formar a los cirujanos plásticos, tal y como se recoge en Cell Reports Physical Science.

Takeuchi es pionero en el campo de la robótica biohíbrida, donde se encuentran la biología y la ingeniería mecánica. Hasta ahora, su laboratorio, el Laboratorio de Sistemas Biohíbridos, ha creado mini robots que caminan utilizando tejido muscular biológico, carne cultivada en laboratorio impresa en 3D, piel diseñada que puede curar y más. Fue durante la investigación sobre este último de estos elementos que Takeuchi sintió la necesidad de llevar la idea de la piel robótica más allá para mejorar sus propiedades y capacidades.

«Durante una investigación anterior sobre un robot con forma de dedo cubierto de tejido de piel diseñado que cultivamos en nuestro laboratorio, sentí la necesidad de una mejor adhesión entre las características del robot y la estructura subcutánea de la piel», relata Takeuchi. «Al imitar las estructuras de la piel y los ligamentos humanos y al utilizar perforaciones en forma de V especialmente hechas en materiales sólidos, encontramos una manera de unir la piel a estructuras complejas. La flexibilidad natural de la piel y el fuerte método de adhesión significan que la piel puede moverse con los componentes mecánicos del robot sin rasgarse ni pelarse».

Los métodos anteriores para unir tejido cutáneo a superficies sólidas implicaban elementos como minianclas o ganchos, pero estos limitaban los tipos de superficies que podían recibir recubrimientos cutáneos y podían causar daños durante el movimiento. Al diseñar cuidadosamente pequeñas perforaciones, se puede aplicar piel a prácticamente cualquier forma de superficie. El truco que empleó el equipo fue utilizar un gel de colágeno especial para la adhesión, que es naturalmente viscoso, por lo que es difícil introducirlo en las minúsculas perforaciones. Pero utilizando una técnica común para la adhesión plástica llamada tratamiento con plasma, lograron atraer el colágeno hacia las estructuras finas de las perforaciones y al mismo tiempo mantener la piel cerca de la superficie en cuestión.

«Manipular tejidos biológicos blandos y húmedos durante el proceso de desarrollo es mucho más difícil de lo que la gente ajena al campo podría pensar. Por ejemplo, si no se mantiene la esterilidad, pueden entrar bacterias y el tejido morirá», explica Takeuchi. «Sin embargo, ahora que podemos hacer esto, la piel viva puede aportar una variedad de nuevas habilidades a los robots. La autocuración es un gran problema: algunos materiales químicos pueden fabricarse para curarse a sí mismos, pero requieren desencadenantes como calor, presión u otras señales, y tampoco proliferan como las células. La piel biológica repara laceraciones menores como lo hace la nuestra, y se pueden agregar nervios y otros órganos de la piel para usarlos en la detección, etc.

Sin embargo, esta investigación no se hizo sólo para demostrar este punto. Takeuchi y su laboratorio tienen un objetivo en mente para esta aplicación que podría ayudar en varias áreas de la investigación médica. La idea de un órgano en un chip no es especialmente nueva y se utiliza en cosas como el desarrollo de fármacos, pero algo como una cara en un chip podría ser útil en la investigación del envejecimiento de la piel, cosméticos, procedimientos quirúrgicos, cirugía plástica y más. Además, si se pueden incorporar sensores, los robots podrían estar dotados de una mayor conciencia ambiental y capacidades interactivas mejoradas.

En este estudio, lograron replicar la apariencia humana hasta cierto punto creando una cara con el mismo material de superficie y estructura que los humanos. «Además, a través de esta investigación, identificamos nuevos desafíos, como la necesidad de arrugas superficiales y una epidermis más gruesa para lograr una apariencia más humana», explica Takeuchi.

«Creemos que crear una piel más gruesa y realista se puede lograr incorporando glándulas sudoríparas, glándulas sebáceas, poros, vasos sanguíneos, grasa y nervios. Por supuesto, el movimiento también es un factor crucial, no sólo el material, por lo que otro desafío importante es crear expresiones similares a las humanas mediante la integración de actuadores o músculos sofisticados dentro del robot. Crear robots que puedan curarse a sí mismos, sentir su entorno con mayor precisión y realizar tareas con destreza humana es increíblemente motivador y posible».