Robot utilizado para entrenar tejido muscular humano Omicrono
La integración hombre-máquina, más cerca: un robot prueba tejido que se implantará en humanos
Este hombro robótico entrena el tejido tendinoso, lo estira, lo empuja y lo rota para acelerar su formación y que pueda servir de injerto.
7 junio, 2022 01:13Los androides parecen destinados a trabajar de cara al público mientras que la robótica en miniatura se centra en el desarrollo médico. Sin embargo, estos semejantes artificiales han encontrado la forma de ayudar en la creación de tejido humano y evitar que una tendinitis o lesión muscular, que sufren desde deportistas hasta amas de casa en España, se convierta en un problema crónico.
Como si de una clase de pilates se tratara, este hombro robótico estira, encoge, empuja y retuerce en todas direcciones una pequeña membrana flexible. Se trata de un injerto cultivado en laboratorio que en el futuro ejercerá de tendón en la articulación de alguna persona.
Investigadores de la Universidad de Oxford han publicado en la revista Communications Engineering sus avances en este proyecto que iniciaron en 2017. Afirman que los robots humanoides ofrecen la posibilidad de estimular la producción de injertos de forma más realista y parecida a los movimientos de los pacientes.
Arriba, abajo y rotando
El tendón tiene un papel clave a la hora de caminar, correr o colocar objetos en estanterías, entre otros muchos movimientos. Este tejido es una de las frecuentes lesiones entre la población, principalmente para deportistas. Lesiones que pueden acabar convertidas en un problema crónico por la dificultad que tiene su cura.
A diferencia de otros tejidos cultivados en laboratorio como puede ser la piel, los tendones requieren de un cierto nivel de estrés, es decir, que los estiren y retuerzan. En la ingeniería de tejidos se han conseguido grandes avances como la regeneración de piel y cartílagos partiendo de células humanas, pero los tejidos tendinosos se resisten más a estos procesos.
Robots para entrenar tendones
"La necesidad clínica está claramente ahí", explica Pierre-Alexis Mouthuy de la Universidad de Oxford, director del proyecto, a MIT Technology Review. Con esta investigación pretenden demostrar que se pueden crear injertos in vitro de mayor calidad al someter a la muestra al movimiento que tendrá que realizar cuando se implante.
Durante semanas las células se cultivan y multiplican hasta alcanzar los millones necesarios para derivar en un tejido completo. Someterlos a ejercicios diarios acelera el crecimiento ya que, al fin y al cabo los tendones junto con los músculos son partes del cuerpo que necesitan ser trabajados para mantenerse en forma y flexibles, aunque con cuidado para no llevarlos hasta el límite.
Media hora a diario
Antes de poner en práctica el hombro robótico, fue necesario rediseñar la cámara de pruebas. O, dicho de otra forma, el biorreactor donde se genera el tejido y que suele parecerse a las placas Petri, las bandejas de cristal que se ven en todos los laboratorios. Debía ser posible unirla a la articulación artificial para comenzar a doblar, empujar, tirar y torcer el tejido que se estaba creando.
En vez de ser un recipiente rígido se creó uno flexible. En la imagen inferior se observa esta pieza compuesta de un parte intermedia blanda que se mantiene sujeta por dos bloques rígidos. En la zona flexible se colocan las células de fibroblastos humanos, es decir, las células alargadas de las que se componen este tipo de tejidos. Se puede estirar y retorcer, mientras los extremos se mantienen unidos a la estructura del robot.
Pruebas con el biorreactor flexible Omicrono
Durante media hora al día, la máquina replica los movimientos de elevación y rotación que puede hacer un hombro humano sano. Esta rutina se repite sin excepción a lo largo de 14 semanas. "Demostramos que las células de fibroblastos se pueden cultivar en esta cámara mientras se someten a aducción-abducción fisiológica en el brazo robótico", indican en el estudio.
Crecimiento más rápido
Este proceso dio como resultado que las células se reprodujeran más rápidamente que las muestras que no se habían sometido al estiramiento. Es más, ambas también expresaban genes de forma diferente.
Hombro robot Omicrono
Sin embargo, los investigadores aún no pueden afirmar con certeza cómo se comportará el tejido resultante cuando se injerte en el paciente, si será de una calidad mayor. Esta técnica aún no es capaz de producir un injerto completamente desarrollado, pero eso no le quita fuerza a los resultados obtenidos por el equipo.
El siguiente paso del proyecto pasa por comparar las células cultivadas en el hombro robótico con las muestras que se han estirado de forma tradicional. Aseguran que con un enfoque similar se podría tratar de producir otros tejidos como músculos o ligamentos. Incluso aspiran a personalizar el injerto para que coincida con la fisiología del paciente.
