Tecido Muscular e Mecânica Combinam-se na Inovação da Mão Biohíbrida

A mão bio-híbrida foi flutuada num líquido para reduzir a fricção e permitir que as articulações voltassem à sua forma original após estimulação eléctrica. X. Ren, Y. Morimoto e S. Takeuchi, 2025/ Science Robotics

Os investigadores fizeram progressos significativos na criação de uma mão artificial capaz de agarrar e executar gestos, integrando tecido muscular cultivado em laboratório com articulações mecânicas flexíveis. Este avanço abre novas possibilidades para a robótica, com inúmeras aplicações potenciais.

Desafios na fusão de tecido humano com máquinas

Embora tenhamos visto uma variedade de robôs macios e próteses mecânicas inovadoras, poucas invenções fundiram o tecido humano com máquinas de uma forma tão direta. Isto deve-se, em grande parte, ao facto de a ciência dos biohíbridos estar ainda na sua fase inicial. Embora existam alguns exemplos notáveis, como um peixe alimentado por células cardíacas humanas e um robô que utiliza a orelha de um gafanhoto para ouvir, as aplicações práticas desta tecnologia continuam a ser limitadas.

No entanto, investigadores da Universidade de Tóquio e da Universidade de Waseda, no Japão, demonstraram agora um avanço significativo neste domínio.

Para construir a sua mão bio-híbrida, a equipa começou por cultivar fibras musculares em laboratório. Uma vez que os tecidos, por si só, não proporcionariam força suficiente sem correr o risco de se danificarem, os investigadores agruparam-nos naquilo a que chamaram actuadores de tecidos múltiplos, ou MuMuTAs. Os investigadores ligaram então estes feixes musculares a uma mão de plástico impressa em 3D com articulações móveis, medindo cerca de 18 cm de comprimento.

“A nossa principal descoberta foi o desenvolvimento dos MuMuTAs”, afirmou Shoji Takeuchi, da Universidade de Tóquio, coautor do estudo publicado na revista Science Robotics. “São fios finos de tecido muscular cultivados num meio de cultura, enrolados como um rolo de sushi para formar cada tendão. O desenvolvimento dos MuMuTAs permitiu-nos resolver o nosso maior desafio, que era garantir força contrátil e comprimento muscular suficientes para operar a grande estrutura da mão.”

Principal avanço: Criando MuMuTAs

Assim que os investigadores ligaram as MuMuTAs à mão artificial, estimularam-nas com correntes eléctricas. Como resultado, conseguiram que a mão executasse um gesto de tesoura e manipulasse a ponta de uma pipeta.

Uma das descobertas mais intrigantes foi o facto de a mão bio-híbrida, semelhante a uma mão humana, apresentar sinais de “fadiga”. A força exercida pelo tecido diminuiu com o uso, tal como acontece com os músculos humanos.

“Não era surpreendente que a força contrátil enfraquecesse após 10 minutos de estimulação, mas era fascinante que o tecido recuperasse em apenas uma hora de descanso”, observou Takeuchi. “Ver esta recuperação, semelhante à forma como os tecidos vivos se comportam, foi um resultado incrível e emocionante”.

Próximos passos: Enfrentar os desafios para uma utilização prática

Embora a mão sirva mais como uma prova de conceito do que como um dispositivo totalmente funcional, Takeuchi e a sua equipa reconhecem que a tecnologia ainda tem um longo caminho a percorrer. Por exemplo, tiveram de suspender a mão inteira num líquido para reduzir a fricção e permitir que as articulações se movessem livremente. A suspensão também ajudou a colocar os segmentos da mão numa posição neutra depois de terem sido flectidos pelo tecido muscular. No entanto, a equipa acredita que a adição de material elástico ou de mais MuMuTAs orientados de forma oposta poderia resolver este desafio.

Apesar destes obstáculos, os investigadores salientam que, ao agrupar o tecido muscular, o seu desenvolvimento ultrapassa uma barreira significativa na escalabilidade dos biohíbridos. Anteriormente, estes dispositivos não podiam exceder um centímetro de tamanho, mas a mão de 18 cm de comprimento representa um grande passo em frente.

“Um dos principais objectivos da robótica bio-híbrida é reproduzir sistemas biológicos, o que exige um aumento de tamanho”, explicou Takeuchi. “A nossa criação de MuMuTAs é um marco importante para atingir este objetivo. Este campo ainda está a dar os primeiros passos, com muitos desafios fundamentais a enfrentar. Assim que ultrapassarmos estes obstáculos básicos, os biohíbridos poderão tornar-se úteis em próteses avançadas, bem como no estudo da função do tecido muscular em sistemas biológicos, no teste de procedimentos cirúrgicos ou na avaliação de medicamentos dirigidos aos tecidos musculares.”

Leia o Artigo Original: New Atlas

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