Investigadores Descubren Nuevo Proceso para Imitar la Vida en Materiales No Vivos

Un equipo de investigadores de la Universidad de Tecnología de Delft ha descubierto un nuevo proceso que podría ayudar a imitar la vida en materiales no vivos, como robots. El nuevo proceso se basa en combustible para controlar materiales no vivos de manera similar a como lo hacen las células vivas.

El equipo afirma que el ciclo de reacción podría aplicarse a una amplia gama de materiales. Su tasa también puede controlarse, lo que abre muchas oportunidades en este campo emergente. El nuevo desarrollo también podría desempeñar un papel importante en la robótica suave del futuro, con máquinas suaves que detectan su entorno y responden adecuadamente.

Los hallazgos del equipo se publicaron en Nature Communications.

Imitando Reacciones Químicas en Células Vivas

El químico Rienk Eelkema y su equipo trabajan en imitar las reacciones químicas en células vivas, que proporcionan el combustible necesario para controlar la célula. Estas reacciones impulsan materiales no vivos de la misma manera, pero están limitadas.

“Hasta ahora, solo hay unos cinco tipos de reacciones que son ampliamente utilizados por los investigadores”, dice Eelkema. “Esas reacciones tienen dos desventajas importantes: su tasa es difícil de controlar y solo funcionan en un conjunto específico de moléculas”.

Junto con Benjamin Klemm, autor principal del estudio, la pareja descubrió un nuevo tipo de reacción cuya tasa puede controlarse efectivamente. Esta reacción funciona en una amplia gama de materiales.

“La esencia del ciclo de reacción es que puede cambiar entre una partícula no cargada y una partícula cargada al agregar un combustible químico a ella”, continúa Eelkema. “Esto nos permite cambiar materiales y así modificar las estructuras de esos materiales, porque las cargas iguales se repelen entre sí y las cargas diferentes se atraen. El tipo y la cantidad de combustible determinan la tasa de reacción, y por lo tanto cuánto tiempo existe una carga y así una estructura determinada”.

Una de las cosas que hizo el equipo fue utilizar su ciclo de reacción para cargar un hidrogel, lo que resultó en que las cargas se repelían entre sí y el gel se inflaba.

Papel en la Construcción de Robots Suaves

Los investigadores afirman que el ciclo de reacciones químicas podría desempeñar un papel en la construcción de robots suaves.

“Los robots suaves ya existen, por ejemplo, partículas controladas externamente a través de campos magnéticos o eléctricos. Pero en última instancia, querrías que un robot pueda controlarse a sí mismo: ver por sí mismo dónde está y qué está sucediendo y luego responder adecuadamente”, dice Eelkema. “Puedes programar nuestro ciclo en una partícula de antemano, luego dejarla sola, y realiza su función de manera independiente tan pronto como encuentra una señal para hacerlo”.

Eelkema ahora buscará agregar procesamiento de señales al proceso, lo que lo vinculará al entorno.

“Por ejemplo, una partícula de polímero podría contener algunos componentes de dicho ciclo”, dice. “Cuando encuentra la última parte de la reacción, el ciclo se completa, lo que sirve como señal para desintegrarse o inflarse, por ejemplo”.

Las células en humanos y otros organismos dependen de la energía para funcionar.

“Esa es también la razón por la que los humanos necesitamos comer”, explica Eelkema. “Ese enlace de energía a función tiene lugar a través de reacciones químicas y es lo que define a los seres vivos. Permite que las células controlen cuándo y dónde se forman estructuras o procesos, localmente y por un tiempo limitado”.

Por otro lado, los materiales no vivos pueden funcionar sin suministro de energía y existir para siempre. No fue hasta hace diez años que existieron procesos que podrían utilizar un combustible químico para impulsar interacciones en materiales no vivos.

“Introdujimos eso aquí en Delft, junto con algunos otros lugares, y desde entonces el campo ha explotado”, concluyó Eelkema.