Investigadores de la ETH de Zúrich han desarrollado músculos artificiales que contienen microburbujas y pueden controlarse mediante ultrasonidos. En el futuro, estos músculos podrían utilizarse en aplicaciones técnicas y médicas como brazos articulados, parches tisulares, sistemas de administración dirigida de fármacos o robots.
En resumen
- Los innovadores músculos artificiales fabricados con silicona y equipados con microburbujas pueden lograr una deformación programable en respuesta a la activación inalámbrica por ultrasonido.
- Investigadores de la ETH de Zúrich han demostrado una variedad de aplicaciones potenciales, desde un brazo con pinza hasta robots inspirados en rayas y parches de tejido para su uso como sistemas de administración de fármacos.
- Aunque por el momento estos usos se limitan a ensayos de laboratorio, la tecnología tiene aplicaciones potenciales en robótica y medicina.
A primera vista, podría parecer un simple experimento con materiales: una breve estimulación por ultrasonido induce a una fina tira de silicona a doblarse y arquearse. Pero esto es solo el principio. Un equipo liderado por Daniel Ahmed, profesor de Robótica Acústica para Ciencias de la Vida y Salud, ha desarrollado una nueva clase de músculos artificiales: membranas flexibles que responden al ultrasonido con la ayuda de miles de microburbujas.
Los patrones de microburbujas facilitan el movimiento flexible
Los investigadores crearon los músculos artificiales utilizando un molde de fundición con una microestructura definida. La membrana de silicona producida en este molde tiene poros diminutos en su cara inferior, cada uno de unos 100 micrómetros de profundidad y diámetro, aproximadamente el grosor de un cabello humano. Al sumergir la membrana en agua, microburbujas quedan atrapadas en estos poros.
Al ser expuestas a ondas sonoras, estas microburbujas comienzan a oscilar y generan un flujo dirigido que mueve el músculo. El tamaño, la forma y la posición de estas microburbujas se pueden controlar con precisión, lo que permite producir movimientos que van desde curvas uniformes hasta patrones ondulatorios. Los músculos responden en milisegundos y se pueden controlar de forma inalámbrica.
Sujeción suave y movimiento fluido
Los investigadores han demostrado diversas aplicaciones para estos músculos artificiales, una de las cuales es un brazo pinza suave y en miniatura. En un experimento, lograron atrapar delicadamente una larva de pez cebra en agua y luego liberarla. «Fue fascinante observar la precisión y la delicadeza con que funcionaba la pinza; la larva nadó ilesa después», recuerda Zhiyuan Zhang, exalumno de doctorado de Ahmed y uno de los autores principales del estudio.página externaestudio , que ha sido publicado en Nature.
Los investigadores también construyeron un robot que se asemeja a una pequeña raya para demostrar movimientos ondulatorios. Mide aproximadamente cuatro centímetros de ancho. Dos músculos artificiales imitan la función de las aletas pectorales. Al aplicar estimulación ultrasónica, se induce un movimiento ondulatorio en el músculo, lo que permite que el robot en miniatura se deslice por el agua sin cables. «La locomoción ondulatoria fue un logro extraordinario para nosotros», afirma Ahmed. «Demuestra que podemos usar las microburbujas para lograr no solo movimientos simples, sino también patrones complejos, como en un organismo vivo».
Las perspectivas a largo plazo para estos dispositivos —denominados «robots raya» por los investigadores— incluyen su uso en el tracto gastrointestinal, posiblemente para liberar medicamentos con absoluta precisión o para apoyar procedimientos mínimamente invasivos. De hecho, los investigadores ya han considerado cómo podría transportarse un robot raya al estómago: proponen enrollarlo y colocarlo en una cápsula especialmente diseñada que podría ser ingerida antes de disolverse en el estómago del paciente.
Reproducir vídeo
El vídeo muestra cómo los investigadores impulsan el «Stingraybot» con movimientos ondulatorios mediante ultrasonidos y cómo capturan una larva de pez cebra con pinzas para luego liberarla. (Vídeo: Shi Z et al. Nature 2025)
Apto para espacios confinados y superficies delicadas
Los investigadores también crearon una pequeña estructura de silicona con forma de rueda, que contiene microburbujas de distintos tamaños y que puede accionarse mediante ultrasonidos. En experimentos con intestino porcino, demostraron su capacidad para navegar por las circunvoluciones intestinales estimulando secuencialmente microburbujas de diferentes tamaños. «El intestino es un entorno particularmente complejo debido a su estrechez, curvatura e irregularidad», explica Zhan Shi, antiguo alumno de doctorado de Ahmed y coautor principal del estudio. «Por lo tanto, fue especialmente impresionante que nuestro robot con forma de rueda pudiera moverse allí».
Los investigadores también han desarrollado parches médicos que, mediante activación por ultrasonido, se adhieren a estructuras curvas. Estos parches se pueden adaptar a distintos tipos de tejido y liberar medicamentos en lugares precisos, por ejemplo, para tratar cicatrices o tumores. En experimentos de laboratorio, el equipo ya ha logrado administrar con éxito un tinte en una ubicación específica de un modelo de tejido.
Músculos blandos con aplicaciones médicas potenciales
“Comenzamos realizando investigación fundamental antes de demostrar la versatilidad de estos músculos artificiales, con aplicaciones que van desde la administración de fármacos hasta la locomoción en el tracto gastrointestinal y los parches cardíacos”, resume Ahmed.
Aunque por ahora la tecnología se limita a ensayos de laboratorio, posee un enorme potencial para futuras aplicaciones médicas y técnicas. A largo plazo, estos músculos artificiales blandos podrían contribuir a una administración de medicamentos más precisa y a procedimientos menos invasivos. Al combinar biocompatibilidad, flexibilidad y control inalámbrico, representan una herramienta prometedora para aplicaciones médicas. Para los investigadores, el camino hacia los músculos controlados acústicamente apenas comienza.
Referencia
Shi Z, Zhang Z, Schnermann J, Neuhauss SCF, Nama N, Wittkowski R, Ahmed D: Músculos artificiales programables controlados por ultrasonido. Nature, 29 de octubre de 2025, doi:página externa10.1038/s41586-025-09650-3
ETH Zürich News. D. K. Traducido al español
