Os robôs bio-híbridos funcionam combinando componentes biológicos como músculos, material vegetal e até fungos com materiais não biológicos. Embora sejamos muito bons em fazer as peças não biológicas funcionarem, sempre tivemos um problema em manter os componentes orgânicos vivos e bem. É por isso que as máquinas impulsionadas pelos músculos biológicos sempre foram bastante pequenos e simples – até alguns centímetros de comprimento e normalmente com apenas uma única articulação de atuação.
“A ampliação dos robôs bio-híbridos tem sido difícil devido à fraca força contrátil dos músculos cultivados em laboratório, ao risco de necrose em tecidos musculares espessos e ao desafio de integrar atuadores biológicos com estruturas artificiais”, diz Shoji Takeuchi, professor da Universidade de Tóquio, Japão. Takeuchi liderou uma equipe de pesquisa que construiu uma mão humana de bio-híbrido de 18 centímetros de 18 centímetros de comprimento, com todos os cinco dedos impulsionados por músculos humanos cultivados em laboratório.
Mantendo os músculos vivos
De todos os obstáculos que nos impedem de construir robôs bio-híbridos em larga escala, a necrose provavelmente foi a mais difícil de superar. O cultivo dos músculos em um laboratório geralmente significa um meio líquido para fornecer nutrientes e oxigênio para células musculares semeadas em placas de Petri ou aplicadas a andaimes em gel. Como esses músculos cultivados são pequenos e idealmente planos, os nutrientes e o oxigênio do meio podem atingir facilmente todas as células da cultura em crescimento.
Quando tentamos tornar os músculos mais espessos e, portanto, mais poderosos, as células enterradas mais profundas nessas estruturas mais espessas são cortadas de nutrientes e oxigênio, então morrem, passando por necrose. Nos organismos vivos, esse problema é resolvido pela rede vascular. Mas construir redes vasculares artificiais em músculos cultivados em laboratório ainda é algo que não podemos fazer muito bem. Então, Takeuchi e sua equipe tiveram que encontrar o caminho em torno do problema da necrose. A solução deles foi o sushi rolando.
A equipe começou a crescer fibras musculares finas e planas dispostas lado a lado em uma placa de Petri. Isso deu a todas as células o acesso a nutrientes e oxigênio, de modo que os músculos ficaram robustos e saudáveis. Uma vez que todas as fibras foram cultivadas, Takeuchi e seus colegas as rolavam em tubos chamados mumutas (múltiplos atuadores de tecidos musculares) como se estivessem preparando rolos de sushi. “Os mumutas foram criados cultivando folhas musculares finas e rolando -as em feixes cilíndricos para otimizar a contratilidade, mantendo a difusão de oxigênio”, explica Takeuchi.
