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Tecnología desarrollada por investigadores de Singapur y Japón permite que insectos equipados con electrónicos respiren en ambientes sumergidos y con poco oxígeno, abriendo nuevas posibilidades para operaciones de búsqueda y rescate en lugares donde los robots convencionales aún enfrentan grandes limitaciones.
Un equipo internacional de investigadores presentó una innovación que parece salida de la ciencia ficción, pero ya funciona en laboratorio. Científicos de la Universidad Tecnológica de Nanyang (NTU), en Singapur, y de la Universidad Waseda, en Japón, desarrollaron un diminuto traje de buceo capaz de mantener cucarachas ciborgs vivas y activas por hasta tres horas bajo el agua. La información fue divulgada en un estudio publicado en la revista científica Nature Communications y repercutida por el portal ZME Science.
El avance representa un paso más en la integración entre biología y robótica. La propuesta es utilizar insectos vivos equipados con pequeños dispositivos electrónicos para acceder a ambientes extremadamente peligrosos o inaccesibles para los seres humanos y los robots tradicionales, como edificios derrumbados, galerías inundadas, túneles colapsados y redes subterráneas.
Cómo funciona el traje de buceo de las cucarachas ciborgs
Los llamados insectos ciborgs son organismos vivos que reciben pequeños componentes electrónicos responsables de orientar sus movimientos. En lugar de construir robots diminutos desde cero, los investigadores aprovechan las habilidades naturales de los insectos, que ya caminan con eficiencia, esquivan obstáculos y atraviesan espacios extremadamente estrechos consumiendo poca energía.
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El nuevo sistema desarrollado por los investigadores funciona de manera similar al cilindro utilizado por buceadores. En lugar de cargar un depósito de oxígeno pesado, el equipo produce oxígeno continuamente mediante una reacción química.
El traje está compuesto por tres elementos principales:
- una estructura flexible e impermeable;
- un generador químico de oxígeno;
- cuatro pequeños tubos flexibles conectados a los espiráculos torácicos de la cucaracha, responsables de su respiración.
El oxígeno se produce cuando el dióxido de manganeso entra en contacto con peróxido de hidrógeno diluido. En esta reacción, el dióxido de manganeso actúa como catalizador, descomponiendo el peróxido en agua y oxígeno. Una membrana especial impide que el líquido escape, permitiendo solo el paso del gas hasta el sistema respiratorio del insecto.
Según el profesor Hirotaka Sato, de la NTU Singapore, el equipo funciona de manera similar al sistema utilizado por buceadores humanos, proporcionando oxígeno directamente a las vías respiratorias de la cucaracha durante la permanencia en ambientes sumergidos o con baja concentración de oxígeno.
Pruebas muestran desempeño impresionante bajo el agua
Los experimentos utilizaron cucarachas silbantes de Madagascar, especie frecuentemente empleada en investigaciones de robótica debido a su tamaño considerable, resistencia física y ausencia de alas.
Los resultados llamaron la atención de los investigadores.
Equipadas con el traje, las cucarachas permanecieron activas bajo el agua por hasta tres horas. Los insectos que no utilizaban el equipo perdieron la capacidad de sobrevivir después de pocos minutos durante las pruebas.
Además de la resistencia, el desempeño también sorprendió.
En tierra firme, los insectos alcanzaron una velocidad media de 87,5 milímetros por segundo. Bajo el agua, incluso utilizando el traje, mantuvieron una media de 78,4 milímetros por segundo, demostrando una movilidad bastante cercana a la registrada en ambiente seco.
La única limitación observada ocurrió durante cambios de dirección. La resistencia del agua y el volumen adicional del equipo redujeron la agilidad en las curvas, aunque sin comprometer significativamente la locomoción.
El profesor Shinjiro Umezu, de la Universidad Waseda, explicó que el principal desafío fue desarrollar un sistema suficientemente pequeño, ligero y flexible para ser transportado por el insecto sin limitar sus movimientos, al mismo tiempo que produjera oxígeno en cantidad suficiente para largos períodos de actividad sumergida.
La tecnología puede revolucionar las misiones de búsqueda y rescate
Aunque la idea de utilizar cucarachas en operaciones de rescate pueda parecer inusual, resuelve uno de los mayores desafíos enfrentados por la robótica moderna: la autonomía energética.
Robots extremadamente pequeños pueden acceder a espacios estrechos, pero normalmente llevan baterías muy limitadas, reduciendo drásticamente el tiempo de operación.
Los insectos, por su parte, utilizan sus propios músculos y metabolismo, resultado de millones de años de evolución biológica. Así, los componentes electrónicos son responsables solo de dirigir los movimientos, reduciendo significativamente el consumo de energía.
Durante otro experimento, los investigadores construyeron un túnel de 1,7 metro, que contenía inicialmente una región llena de dióxido de carbono y, a continuación, un tramo completamente inundado.
Las cucarachas sin el traje no lograron atravesar el recorrido.
En cambio, los insectos equipados completaron el trayecto con éxito en tres de tres pruebas realizadas, demostrando capacidad para enfrentar ambientes hostiles compuestos por diferentes obstáculos.
En otro escenario experimental, los investigadores crearon una grieta sumergida de solo 2 centímetros de altura. Para permitir el paso, los componentes electrónicos y la batería fueron implantados en el interior del cuerpo del insecto, eliminando el volumen externo que podría atrapar el equipo durante la travesía.
El siguiente paso puede ser la exploración espacial
A pesar de los resultados prometedores, los científicos destacan que la tecnología aún está en fase experimental.
Los entornos reales de desastre presentan desafíos mucho más complejos que los laboratorios, incluyendo barro, estructuras inestables, corrientes de agua imprevisibles, productos químicos, escombros metálicos y materiales cortantes.
Aun así, el estudio refuerza una tendencia creciente en la ingeniería moderna: combinar organismos vivos con sistemas electrónicos para crear soluciones híbridas capaces de superar limitaciones enfrentadas por los robots convencionales.
Los investigadores ya piensan en aplicaciones aún más ambiciosas.
Según Hirotaka Sato, una de las metas futuras es adaptar esta tecnología para misiones espaciales, imaginando incluso «trajes espaciales» para insectos ciborgues destinados a la exploración de la superficie de Marte.
Esta posibilidad, sin embargo, también plantea preocupaciones sobre contaminación biológica, ya que las agencias espaciales adoptan protocolos rigurosos para evitar la introducción de microorganismos terrestres en otros planetas.
Por ahora, el destino más probable para estas pequeñas exploradoras sigue siendo aquí en la Tierra: entornos oscuros, inundados y de difícil acceso, donde equipos de rescate y robots convencionales aún encuentran enormes dificultades para actuar.
Fuente: ZME Science.
Referencia científica: Estudio publicado en la revista Nature Communications.
