Crean un músculo artificial completamente hecho de proteínas naturales que podría revolucionar la medicina regenerativa y la robótica

La creación de músculos sintéticos es un campo en crecimiento para la robótica y la medicina regenerativa, ya que tienen capacidad de mejorar implantes y crear prótesis más sofisticadas. Para solventar el carácter excesivamente artificial, investigadores alemanes acaban de crear un músculo sintético totalmente a base de proteínas naturales.

El comunicado emitido por la Universidad de Friburgo explica las claves de este esperanzador prototipo, capaz de responder a los cambios en el entorno y flexionarse a demanda. 

Una de sus principales ventajas es que es un material más biocompatible con su uso dentro del organismo humano que los músculos artificiales de plástico, nailon, caucho o nanotubos de carbono.

En el pasado, el equipo dirigido por los doctores Stefan Schiller y Matthias Huber ya había usado proteínas naturales como base para desarrollar sistemas de músculos artificiales, convirtiéndolas en minúsculas máquinas moleculares o polímeros. 

Sin embargo, hasta la fecha no habían podido lograr un músculo capaz de moverse de forma autónoma con la ayuda de la energía química.

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Ahora, estos científicos han podido fabricar músculos artificiales cuya base es completamente biológica. En concreto, están producidos a partir de elastina, una proteína natural que le da elasticidad a tejidos como la piel y los vasos sanguíneos. 

Se llevaron a cabo dos variaciones de la proteína que responden a diferentes estímulos: fluctuaciones de temperatura y acidez. A continuación, se combinaron en capas: el músculo artificial se flexiona en una dirección en respuesta a un estímulo y en una dirección diferente al aplicarse el otro estímulo.

La investigación, publicada en la revista Advanced Intelligent Systems, explica cómo los científicos combinaron las dos proteínas por medio de enlaces cruzados fotoquímicos para formar este material bicapa.

"La alta biocompatibilidad del material y la posibilidad de ajustar su composición para que coincida con un tejido en particular podría allanar el camino para futuras aplicaciones en medicina reconstructiva, prótesis, farmacéutica o robótica blanda", apunta Schiller en el comunicado. 

Un material que puede contraerse de forma autónoma y cíclica

Tener a mano un músculo flexible y cuya dirección de movimiento pueda determinarse es esencial. Sus contracciones pueden activarse y desactivarse con la ayuda de los cambios de temperatura.

Para inducir las contracciones químicas utilizaron sulfito de sodio como combustible, provocando una reacción química oscilante en la que el pH cambia en ciclos debido a un enlace especial de varias reacciones. De este modo, la energía añadida se transforma en energía mecánica. 

Los investigadores pudieron programar ciertos estados para que el material asumiera y restablecerlos nuevamente con otro estímulo. Si sencillo sistema permite implementar el aprendizaje y el olvido a nivel material.

“En el futuro, el material podría desarrollarse aún más para responder a otros estímulos, como la concentración de sal en el ambiente, y consumir otras fuentes de energía, como el malato derivado de la biomasa”, anota Schiller. 

El Clúster de Sistemas de Materiales Vivos, Adaptativos y Autónomos de Energía (livMatS) de Excelencia, al que pertenece estos científicos, centra su actividad en desarrollar sistemas de materiales similares a la vida inspirados en la naturaleza.