» Científicos de la UNAM estudian microorganismos con microrobots

Un grupo de investigadores de la UNAM desarrolló microrobots que emulan el nado de microorganismos, con el fin de ayudar a responder preguntas de biología, física e ingeniería, además de que tienen aplicaciones potenciales en la industria y en la biomedicina.

Desde el punto de vista biológico, el estudiar el nado de los microorganismos es importante porque se desconoce aún los procesos de concepción, explicó el especialista del instituto de Ingeniería, Francisco Godínez, en un comunicado de la UNAM.

“Si pensamos en un espermatozoide parece ser claro que tiene un flagelo que se mueve, pero a ciencia cierta no se entiende cómo se desplaza en la mucosidad vaginal”, abundó, de acuerdo con el texto de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM).

La mayoría de fluidos biológicos muestran adelgazamiento y viscoelasticidad; esa mucosa presenta este tipo de comportamiento y el espermatozoide está “diseñado” para desplazarse más rápido en ese medio pero, en cambio, no podría hacerlo de manera tan eficiente en agua, mencionó.

Desde la óptica de la hidrodinámica y de la física, no se entienden los procesos que utilizan los microorganismos para moverse, mientras que en la ingeniería es importante imitarlos con microrobots con diversas aplicaciones.

Godínez expuso que nadan a un bajo número de Reynolds, parámetro adimensional que relaciona las fuerzas de inercia con las fuerzas viscosas, y que solo significa que no tienen inercia.

A diferencia de un humano o una ballena que dejan de patalear o aletear y se siguen desplazando, en el caso de esos microorganismos, si dejan de mover el flagelo, de manera automática se quedan quietos.

El equipo, donde también participa el ingeniero de Investigaciones en Materiales, Roberto Zenit, comentó que se construyeron tres diferentes tipos de microrobots para extrapolar los resultados y explicar qué pasa.

Tomaron como modelo a los espermatozoides y a la bacteria Escherichia coli, que tiene una cabeza elipsoidal y varios flagelos que se enrollan y forman una especie de hélice rígida, con la que se impulsan en su medio, casi siempre en agua sucia.

En un tercer modelo, con un filamento flexible, se pretende modificar la cinemática del robot para estudiar cómo se desplaza en diferentes fluidos.

“Se realizó un estudio comparativo entre el comportamiento de estos nadadores y encontramos que no existe una respuesta general para explicar el nado de este tipo de dispositivos”, resaltó Roberto Zenit.

En realidad, se debe tomar en cuenta cómo se excitan para que se muevan en un medio, es decir, cómo se controlan inalámbricamente; también, la geometría del nadador y, por último, el medio o el tipo de fluido donde se desplazan.

Los microrobots, que se presentaron en congresos de la American Physical Society, no son sólo de tamaño milimétrico (con alrededor de 30 milímetros: 10 o 12 mm de cabeza y 20 mm de cola), sino de bajo costo, porque están hechos de materiales sencillos.

Para darles movimiento, se emplean bobinas Helmholtz, un arreglo de alambres enrollados por los cuales se pasa corriente eléctrica para generar un campo magnético, en rotación.

Durante sus investigaciones, en las que se videograba y estudia el desempeño y velocidad de los nadadores, Godínez y sus colaboradores encontraron que robots “multicolas” presentan un incremento sustancial de la velocidad, en comparación con los que utilizan una sola.

Aunque las aplicaciones de estas investigaciones pueden ser útiles en la industria, los resultados que emanan tienen validez y se pueden extrapolar a los nanorobots, que se ocupan en la biomedicina.