Las medusas son aproximadamente 95% de agua, lo que las convierte en algunos de los animales más diáfanos y delicados del planeta. Pero el 5% restante ha producido importantes descubrimientos científicos, como la proteína verde fluorescente GFP que ahora es utilizada ampliamente por los científicos.para estudiar la expresión génica y la inversión del ciclo de vida que podrían tener las claves para combatir el envejecimiento. Las medusas pueden albergar otros secretos que pueden cambiar la vida, pero la dificultad de recolectarlos ha limitado severamente el estudio de tal "fauna olvidada".Las herramientas de muestreo disponibles para los biólogos marinos en vehículos operados por control remoto ROV se desarrollaron en gran medida para las industrias de petróleo y gas marino, y son mucho más adecuadas para agarrar y manipular rocas y equipos pesados que las jaleas, a menudo triturándolas en pedazos en intentos de capturaellos.
Ahora, una nueva tecnología desarrollada por investigadores del Instituto Wyss de Ingeniería Biológica de Harvard, John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences SEAS y Baruch College en CUNY ofrece una solución novedosa a ese problema en forma depinza subacuática ultra suave que utiliza presión hidráulica para envolver suave pero firmemente sus dedos tipo fettuccini alrededor de una sola medusa, luego suéltela sin causar daño. La pinza se describe en un nuevo artículo publicado en Ciencia Robótica .
"Nuestra pinza ultra suave es una clara mejora con respecto a los dispositivos de muestreo de aguas profundas existentes para gelatinas y otras criaturas de cuerpo blando que de otro modo son casi imposibles de recolectar intactas", dijo el primer autor Nina Sinatra, Ph.D., exestudiante graduado en el Instituto Wyss que ahora es ingeniero mecánico y de materiales en Google. "Esta tecnología también se puede ampliar para mejorar las técnicas de análisis subacuático y permitir un estudio exhaustivo de las características ecológicas y genéticas de los organismos marinos sin sacarlos del agua."
Los seis "dedos" de la pinza están compuestos de tiras planas y delgadas de silicona con un canal hueco en el interior unido a una capa de nanofibras de polímero flexibles pero más rígidas. Los dedos están unidos a una "palma" de plástico rectangular impresa en 3D y,cuando sus canales estén llenos de agua, rícelos en la dirección del lado recubierto de nanofibras. Cada uno de los dedos ejerce una presión extremadamente baja: aproximadamente 0.0455 kPA, o menos de una décima parte de la presión del párpado humano en suojo. Por el contrario, las actuales pinzas marinas suaves de última generación, que se utilizan para capturar animales delicados pero más robustos que las medusas, ejercen aproximadamente 1 kPA.
Los investigadores instalaron su pinza ultra suave en un dispositivo portátil especialmente creado y probaron su capacidad de agarrar una medusa de silicona artificial en un tanque de agua para determinar el posicionamiento y la precisión necesarios para recolectar una muestra con éxito, así comoángulo y velocidad óptimos para capturar una medusa. Luego se trasladaron a la realidad en el Acuario de Nueva Inglaterra, donde utilizaron las pinzas para agarrar jaleas lunares, grasa de gelatina y jaleas, todo del tamaño de un campo de golf.pelota.
La pinza pudo atrapar con éxito cada medusa contra la palma del dispositivo, y la medusa no pudo liberarse de los dedos hasta que la pinza se despresurizó. La medusa no mostró signos de estrés u otros efectos adversos después de serse soltó y los dedos pudieron abrirse y cerrarse aproximadamente 100 veces antes de mostrar signos de desgaste.
"Los biólogos marinos han estado esperando durante mucho tiempo una herramienta que reproduzca la gentileza de las manos humanas al interactuar con animales delicados como las medusas de entornos inaccesibles", dijo el coautor David Gruber, Ph.D., profesor deBiología y Ciencias Ambientales en Baruch College, CUNY y National Geographic Explorer ". Esta pinza es parte de una caja de herramientas robótica suave en constante crecimiento que promete hacer que la recolección de especies submarinas sea más fácil y segura, lo que mejoraría en gran medida el ritmo y la calidad de la investigación enanimales que han sido poco estudiados durante cientos de años, lo que nos da una imagen más completa de los complejos ecosistemas que componen nuestros océanos ".
La pinza ultra suave es la última innovación en el uso de la robótica suave para el muestreo bajo el agua, una colaboración continua entre Gruber y el miembro de la Facultad Fundadora de Wyss, Rob Wood, Ph.D., que ha producido la muestra de RAD inspirada en origami y múltiples"dedos blandos" funcionales para recolectar una gran variedad de organismos difíciles de capturar, incluidos calamares, pulpos, esponjas, látigos marinos, corales y más.
"La robótica suave es una solución ideal para problemas de larga data como este en una amplia variedad de campos, porque combina la programabilidad y robustez de los robots tradicionales con una suavidad sin precedentes gracias a los materiales flexibles utilizados", dijo Wood, quien esel codirector de la plataforma de robótica suave bioinspirada del Instituto Wyss, el profesor de ingeniería y ciencias aplicadas de Charles River en SEAS y un explorador de National Geographic.
El equipo continúa refinando el diseño de la pinza ultra suave y tiene como objetivo realizar estudios que evalúen la respuesta fisiológica de las medusas al ser sostenidas por la pinza, para demostrar de manera más definitiva que no causan estrés a los animales. Wood y Grubertambién son co-investigadores principales del proyecto "Diseñando el futuro" del Schmidt Ocean Institute, y probarán aún más sus diversos robots submarinos en una próxima expedición a bordo del barco de investigación Falkor en 2020.
"En el Instituto Wyss siempre preguntamos, '¿Cómo podemos mejorar esto?' Estoy muy impresionado por el ingenio y el pensamiento innovador que Rob Wood y su equipo han aplicado para resolver un problema real.problema mundial que existe en el océano abierto, en lugar de en el laboratorio. Esto podría ayudar a avanzar en gran medida en la ciencia del océano ", dijo el Director Fundador del Instituto Wyss, Donald Ingber, MD, Ph.D., quien también es el Profesor de Biología Vascular de Judah Folkman.en la Harvard Medical School, el Programa de Biología Vascular en el Boston Children's Hospital y el Profesor de Bioingeniería en SEAS.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Wyss de Ingeniería Biológicamente Inspirada en Harvard . Original escrito por Lindsay Brownell. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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