Robot bio-ibridi: la nuova frontiera tra tecnologia ed esseri viventi

Un gruppo di ricercatori della Harvard Medical School, guidato da Su Ryon Shin, ha pubblicato uno studio pionieristico sull’integrazione tra tessuti biologici e materiali sintetici per creare robot in grado di muoversi grazie a cellule muscolari umane.
La ricerca, apparsa sull’International Journal of Extreme Manufacturing, rappresenta uno dei traguardi più avanzati nella biohybrid robotics, una disciplina emergente che unisce biologia e ingegneria per costruire “macchine viventi” capaci di adattarsi e, potenzialmente, di crescere.
L’obiettivo è sostituire i tradizionali motori e ingranaggi con tessuti muscolari in grado di generare movimento naturale.

Gli studiosi hanno utilizzato due tipi di cellule: quelle derivate dal muscolo scheletrico, che si contraggono in risposta a impulsi elettrici, e quelle del muscolo cardiaco, che battono spontaneamente. Entrambi i tessuti offrono notevoli vantaggi in termini di efficienza e flessibilità, ma comportano anche sfide significative.
Le cellule muscolari, infatti, sono estremamente sensibili e, al di fuori del corpo umano, richiedono condizioni precise di temperatura, nutrienti e ossigenazione per sopravvivere. Per superare tali limiti, il team di Harvard ha sviluppato quattro tecniche di fabbricazione chiave: la biostampa 3D, l’elettrofilatura, la microfluidica e l’autoassemblaggio. Questi metodi permettono di allineare e organizzare le cellule muscolari su microstrutture artificiali che ne favoriscono la crescita coordinata e la contrazione sincronizzata. In questo modo, minuscoli fasci di tessuto vivente agiscono come attuatori biologici, cioè componenti che generano movimento.

Come ha sottolineato la dottoressa Shin, “la chiave non è solo costruire, ma far crescere correttamente le cellule”, poiché la performance dipende dalla qualità del loro sviluppo. Nonostante i progressi, i robot bioibridi restano fragili e limitati: funzionano solo in ambienti di laboratorio e non resistono ancora alle sollecitazioni del mondo esterno. Per aumentarne la durata e l’autonomia, i ricercatori stanno sperimentando stampe multimateriale, scaffold permeabili che distribuiscono nutrienti e strutture modulari flessibili capaci di adattarsi e persino autoripararsi. Harvard non è l’unica istituzione impegnata in questa direzione. Il MIT ha recentemente presentato muscoli artificiali che imitano il movimento dell’iride, mentre la Carnegie Mellon University ha realizzato i cosiddetti AggreBots, micro-robot composti da cellule polmonari umane. Tutte queste ricerche convergono verso un obiettivo comune: la creazione di macchine bioispirate, in grado di rispondere all’ambiente in modo organico e intelligente, inaugurando una nuova frontiera tra il mondo biologico e quello tecnologico.

Advanced biofabrication techniques of muscle cell-powered biohybrid robots