Un equipo de la Universidad Tecnológica de Delft (TU Delft), en los Países Bajos, presentó un brazo robótico blando que no necesita motores, cables ni baterías para moverse: le alcanza con luz y microalgas vivas. El dispositivo mide 2 centímetros de largo y 1 milímetro de grosor, y sus movimientos de flexión le permiten agarrar y levantar objetos pequeños. Los resultados se publicaron en Nature Communications.

La clave está en la Chlamydomonas reinhardtii, un alga unicelular de agua dulce que recubre el robot. Cuando hay luz, el microorganismo hace fotosíntesis y sube el pH del material; cuando la luz se apaga, su respiración libera dióxido de carbono y lo baja. Ese ciclo biológico se traduce en movimiento mecánico reversible.

Cómo se convierte el metabolismo en movimiento

El actuador —el componente que transforma energía en desplazamiento— está hecho de dos capas de hidrogel, un material flexible con alta concentración de agua. Una de las capas reacciona a los cambios de acidez y la otra no. Esa diferencia hace que la tira se curve, de manera similar a como se dobla una lámina bimetálica cuando se calienta.

El estudio detalla que la actividad de las algas bajo iluminación eleva la acidez local desde valores cercanos a 8 hasta más de 10 en la escala de pH. Eso produce una curvatura de hasta 300 grados, y el dispositivo funciona durante al menos 10 ciclos consecutivos sin perder amplitud de forma significativa.

"Nuestro actuador de prueba de concepto es una tira verde y blanda compuesta por dos capas diferentes de hidrogel, con microalgas creciendo en su superficie", explicó Fan Jiang, autor principal del trabajo e investigador del Departamento de Bionanociencia de TU Delft.

Jiang agregó que, al exponerse a condiciones de luz cambiantes, la tira se dobla hacia adelante y hacia atrás, y que "en 10 segundos el actuador ya empieza a doblarse en la dirección opuesta".

Prototipos que agarran, sueltan y se abren

El equipo probó el sistema con varias formas. Un gancho sujetó y liberó una banda de goma de 52,5 miligramos alternando luz y oscuridad. También armaron una pinza de cuatro dedos y una estructura con forma de flor que se abre con iluminación y se cierra a oscuras.

Una ventaja para uso bajo el agua es que el robot no modifica la acidez del líquido que lo rodea: los cambios de pH quedan localizados dentro del hidrogel. Eso lo diferencia de otros sistemas que necesitan alterar todo el medio. La fuerza que genera es la típica de los dispositivos blandos pensados para manipular objetos pequeños y frágiles.

La robótica blanda venía explorando células cardíacas, levaduras y bacterias como fuentes de movimiento, sin lograr combinar reversibilidad, durabilidad y autonomía energética. Las microalgas aparecen ahora como una alternativa que cumple esas tres condiciones. El trabajo contó con Marie-Eve Aubin-Tam como investigadora principal.