Científicos del Instituto Max Planck de Sistemas Inteligentes (MPI-IS), la Universidad de Tubinga y la Universidad de Stuttgart (todos centros de Alemania), en el marco de la colaboración Bionic Intelligence Tübingen Stuttgart (BITS), quieren cambiar la situación de las 80 millones de personas en todo el mundo padecen temblores, como por ejemplo aquellos que padecen la enfermedad de Parkinson. La clave estaría en un nuevo brazo briorrobótico.
Los movimientos periódicos involuntarios a veces afectan gravemente la capacidad de los pacientes para realizar actividades cotidianas, como beber de un vaso o escribir. Los dispositivos robóticos blandos portátiles ofrecen una posible solución para suprimir estos temblores. Sin embargo, los prototipos existentes aún no son lo suficientemente sofisticados como para ofrecer un remedio real.
En un nuevo trabajo, el grupo de investigadores equipó un brazo biorrobótico con dos hebras de músculos artificiales atados a lo largo del antebrazo. El brazo biorrobótico, aquí llamado el paciente mecánico, simula un temblor. Se registraron varios temblores reales y se proyectaron sobre el brazo biorrobótico, que luego refleja cómo cada paciente sacude la muñeca y la mano. Sin embargo, una vez que se activa la supresión del temblor, los músculos artificiales ligeros, que están hechos de actuadores electrohidráulicos, se contraen y relajan de tal manera que compensan el movimiento de ida y vuelta. De esta forma, el temblor apenas se puede sentir o ver.
Con este brazo, el equipo quiere lograr dos objetivos: en primer lugar, el equipo ve su brazo biorrobótico como una plataforma para que otros científicos en el campo prueben nuevas ideas en tecnología de exoesqueletos de asistencia. Junto con sus simulaciones biomecánicas por computadora, los desarrolladores pueden validar rápidamente el rendimiento de sus músculos artificiales blandos, evitando así pruebas clínicas costosas y que requieren mucho tiempo en pacientes reales, algo que en algunos países ni siquiera es legalmente posible.
Además, el brazo sirve como banco de pruebas para los músculos artificiales por los que el Departamento de Materiales Robóticos de MPI-IS es muy conocido en la comunidad científica. A lo largo de los años, estos llamados HASEL se han ido perfeccionando y mejorando. La visión del equipo es que algún día los HASEL se conviertan en los componentes básicos de un dispositivo portátil de asistencia que los pacientes con temblores puedan llevar cómodamente para poder afrontar mejor las tareas cotidianas, como sostener una taza.
«Vemos un gran potencial para que nuestros músculos se conviertan en los componentes básicos de una prenda que se pueda llevar de forma muy discreta, de modo que los demás ni siquiera se den cuenta de que la persona sufre un temblor», argumenta Alona Shagan Shomron, investigadora postdoctoral en el Departamento de Materiales Robóticos del MPI-IS y primera autora del artículo. «Hemos demostrado que nuestros músculos artificiales, que se basan en la tecnología HASEL, son lo suficientemente rápidos y fuertes para una amplia gama de temblores en la muñeca. Esto demuestra el gran potencial de un dispositivo de asistencia portátil basado en HASEL para personas que viven con temblores», añade Shagan.
«Con la combinación de un paciente mecánico y un modelo biomecánico podemos medir si los músculos artificiales que hemos probado son lo suficientemente buenos para suprimir todos los temblores, incluso los más fuertes. De este modo, si algún día creáramos un dispositivo portátil, podríamos ajustarlo para que respondiera individualmente a cada temblor», aporta Daniel Häufle, catedrático del Instituto Hertie de Investigación Clínica del Cerebro de la Universidad de Tubinga. Entre otras cosas, creó la simulación por ordenador y recopiló los datos de temblores de los pacientes.
«El paciente mecánico nos permite probar el potencial de las nuevas tecnologías en una fase muy temprana del desarrollo, sin necesidad de realizar costosos y laboriosos ensayos clínicos en pacientes reales», destaca Syn Schmitt, catedrático de Biofísica Computacional y Biorrobótica de la Universidad de Stuttgart. «Muchas buenas ideas no suelen llevarse a cabo porque los ensayos clínicos son costosos, requieren mucho tiempo y son difíciles de financiar en las primeras fases del desarrollo de la tecnología. Nuestro paciente mecánico es la solución que nos permite probar el potencial en una fase muy temprana del desarrollo».
«La robótica tiene un gran potencial para aplicaciones sanitarias. Este exitoso proyecto pone de relieve el papel fundamental que desempeñarán los sistemas robóticos blandos, basados en materiales flexibles y deformables», concluye Christoph Keplinger, director del Departamento de Materiales Robóticos de MPI-IS.
