Científicos crean robots vivos con movimientos personalizables impulsados por células pulmonares humanas
Pequeñas máquinas biológicas hechas con tejido humano, llamadas AggreBots, abren una nueva frontera en la robótica viviente. Capaces de moverse gracias al batir de diminutos cilios pulmonares, prometen aplicaciones médicas tan ambiciosas como la entrega precisa de terapias dentro del cuerpo.
Por Enrique Coperías
Caracterización de la motilidad de un AggreBot híbrido, un robot vivo formado por bloques celulares con y sin cilios activos que se desplaza según su geometría y composición. Crédito: College of Engineering / Carnegie Mellon University.
La frontera entre lo vivo y lo fabricado acaba de hacerse aún más difusa. Un grupo de bioingenieros de la Universidad Carnegie Mellon, junto a colegas de la Universidad de Washington en San Luis, ha presentado un nuevo tipo de robot viviente creado a partir de células humanas. Los llaman AggreBot, y se trata de diminutas máquinas biológicas compuestas por agregados de células pulmonares que son capaces de moverse por sí solas gracias al batir rítmico de unos apéndices microscópicos llamados cilios.
El hallazgo, publicado en la revista Science Advances, no solo amplía el repertorio de lo que entendemos por robótica, sino que abre la puerta a dispositivos terapéuticos que algún día podrían navegar por nuestro organismo transportando fármacos, reparando tejidos o incluso sirviendo de modelo para estudiar enfermedades respiratorias.
A diferencia de los xenobots —aquellos organismos experimentales creados con células de rana en 2020 que causaron tanto revuelo—, estos nuevos biobots se construyen con células epiteliales de las vías respiratorias humanas, las mismas que tapizan la tráquea y los bronquios. Y tienen un motor muy distinto: no se contraen como los músculos, sino que se impulsan con el movimiento sincronizado de miles de cilios o microrremos.
El motor más antiguo de la naturaleza
Los cilios son diminutas prolongaciones celulares, parecidas a cabellos, que laten de forma coordinada entre diez y cuarenta veces por segundo. En nuestros pulmones forman auténticas alfombras móviles que barren las vías aéreas, arrastrando polvo, bacterias o moco hacia arriba para mantenerlas limpias. Sin ellos, respirar se convertiría en una batalla constante contra la obstrucción.
Los investigadores han aprovechado esta maquinaria natural para crear pequeños tejidos esféricos —los CiliaBots— capaces de moverse sobre superficies. En trabajos previos ya habían demostrado que estas esferas, derivadas de células madre pulmonares, podían rotar o deslizarse gracias al batir de los cilios que recubren su superficie. Pero había un problema: la forma y el movimiento no eran controlables. Cada minúsculo robot se comportaba de manera algo impredecible.
Ahí es donde entra la innovación de este nuevo estudio: la agregación modular.
Cómo se fabrica un robot vivo
El procedimiento comienza cultivando esferoides celulares —lo que los autores llaman CiliaBot Building Blocks o CBB— a partir de células madre de la mucosa respiratoria. Cada esfera, de unas pocas centenas de micras de diámetro, es capaz de diferenciarse y generar cilios activos en toda su superficie.
En lugar de conformarse con una esfera aislada, los investigadores unieron varios de estos bloques celulares cuando todavía eran inmaduros, antes de que brotaran los cilios. Así consiguieron que se fusionaran en formas más complejas: barras, triángulos o rombos. A esas nuevas construcciones las bautizaron como AggreBots.
La clave del avance está en el momento de la agregación. Si las esferas se unen demasiado tarde, el batir de los cilios impide el contacto estable. Pero si se juntan al día de su formación, las células todavía son lo bastante plásticas como para fusionarse y dar lugar a un tejido continuo. Tras unas semanas de maduración, la superficie entera queda recubierta de cilios que laten al unísono.
Lo sorprendente es que la geometría resultante influye directamente en la manera en que los AggreBots se mueven.
Diseñar el movimiento a golpe de geometría
Los científicos analizaron la locomoción de estos biobots sobre placas planas y cuantificaron su velocidad, su rotación y la curvatura de sus trayectorias. Los resultados mostraron que los AggreBots no se mueven igual que sus equivalentes esféricos.
Por ejemplo, las versiones triangulares y romboidales lograban desplazamientos más rápidos que las simples esferas, porque su forma ofrecía más superficie cubierta de cilios orientados en direcciones distintas. Otros, como los de configuración simétrica, tendían a girar sobre sí mismos, mientras que algunos híbridos se desplazaban describiendo bucles espirales.
Los investigadores llegaron incluso a desarrollar un sistema visual llamado path-and-extent —literalmente, camino y extensión— que permite representar de un vistazo el patrón de movimiento característico de cada diseño.
En otras palabras, con solo decidir cuántos bloques celulares se ensamblan y en qué posición, se puede predecir si el robot nadará en círculos, avanzará en línea más o menos recta o rotará sobre sí mismo.
«Con nuestros AggreBots, estamos impulsando un método alternativo para dotar de energía a los tejidos de los biobots —explica Dhruv Bhattaram, primer autor del trabajo y doctorando en Ingeniería Biomédica. Y añade—: Mediante el proceso de fusionar diferentes esferoides en distintas formas, junto con la inclusión de esferoides no funcionales, podemos controlar con precisión la ubicación y la abundancia de los propulsores de cilios en la superficie del tejido para dirigir el comportamiento de los CiliaBots por primera vez. Este es un paso fundamental que nosotros y otros podremos aprovechar para obtener resultados productivos».
Imágenes de vídeo microscópicas en las que se aprecian los cílios en movimiento en la superficie de un CiliaBot. Cortesía: Dhruv Bhattaram et al.
El truco de los cilios apagados
Pero el control geométrico era solo el primer paso. El equipo quiso dar una vuelta más de tuerca y experimentar con la distribución de cilios activos.
Para ello recurrieron a células humanas portadoras de una mutación en el gen CCDC39, que causa discinesia ciliar primaria, una enfermedad rara en la que los cilios son incapaces de moverse. Con estas células generaron bloques inertes, sin capacidad de propulsión.
Al combinarlos con los bloques normales en distintas posiciones, obtuvieron AggreBots híbridos: robots vivos con zonas activas y zonas muertas. Así pudieron crear tejidos con motores distribuidos de forma desigual, lo que se tradujo en nuevos patrones de movimiento.
En algunos casos, la simple posición de los bloques inactivos determinaba si el biobot se desplazaba describiendo círculos amplios, giros cerrados o trayectorias casi lineales. Un hallazgo notable fue que la permutación del orden de los bloques cambiaba por completo la conducta del robot, incluso manteniendo la misma composición global.
«El enfoque de los AggreBots añade una nueva dimensión de diseño a este tipo de biobots y robots biohíbridos — señala Victoria Webster-Wood, profesora de Ingeniería Mecánica en Carnegie Mellon. Y añade—: Poder combinar de forma modular diferentes elementos ciliados y no ciliados permitirá que futuros investigadores creen biobots con patrones de movilidad específicos y diseñados.
En palabras de Webster-Wood, «como los AggreBots están hechos íntegramente de materiales biológicos, son naturalmente biodegradables y biocompatibles, lo que podría facilitar su aplicación médica directa en el futuro».
Un catálogo de comportamientos
Para ordenar esa diversidad de movimientos, los investigadores aplicaron técnicas de clustering no supervisado (agrupamiento automático de datos) y distinguieron tres grandes fenotipos de locomoción.
Algunos AggreBots tendían a avanzar con relativa linealidad; otros mostraban trayectorias espiraladas, y un tercer grupo se especializaba en giros sobre sí mismos.
Ese repertorio sugiere que, jugando con el número, el tipo y la disposición de los bloques celulares, se podría diseñar un catálogo de robots con comportamientos programables. Un paso crucial para dejar atrás la variabilidad espontánea de los primeros CiliaBots y acercarse a una auténtica ingeniería de biobots de diseño.
¿Para qué sirven unos robots tan diminutos?
De momento, los AggreBots son más una prueba de concepto que una herramienta práctica. Se miden en centésimas de milímetro y se mueven lentamente sobre superficies de laboratorio. Pero su potencial va mucho más allá:
✅ Los autores imaginan vehículos terapéuticos celulares capaces de introducirse en zonas concretas del cuerpo humano y liberar allí medicamentos, reparar tejidos dañados o incluso limpiar secreciones en pulmones enfermos.
✅ Otra aplicación poseible podría ser el estudio de enfermedades ciliarias como la propia discinesia ciliar, la fibrosis quística o la enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC).
✅ En un plano más básico, los AggreBots permiten explorar cómo el comportamiento colectivo de las células da lugar a propiedades emergentes —como la motilidad— y cómo puede manipularse mediante principios de diseño.
«La motilidad importa, porque el cuerpo humano es un entorno complejo” —recuerda Xi Charlie Ren, profesor de Ingeniería Biomédica y líder del laboratorio que ha desarrollado la plataforma— “La administración celular de terapias tiene un gran potencial, pero sin un mecanismo de propulsión adecuado, las células pueden quedar fácilmente atascadas».
“Hemos trazado un camino que la gente puede utilizar para controlar la motilidad de los CiliaBots”, añade Ren. “Desde ayudarnos a entender el impacto en la salud de los riesgos ambientales hasta facilitar la administración terapéutica in vivo, los CiliaBots tienen un abanico de posibles usos biomédicos, y es emocionante formar parte de su evolución”.
Vídeo de un AggreBot híbrido en movimiento. Dhruv Bhattaram et al.
Los dilemas éticos que vienen
Como ocurre cada vez que la biología y la ingeniería se entrelazan, los avances técnicos arrastran preguntas éticas. ¿Son estos biobots simples tejidos organizados o constituyen alguna forma incipiente de organismo? Es más, ¿hasta qué punto resulta aceptable manipular células humanas para fabricar máquinas vivientes?
Los propios autores reconocen que, a medida que las construcciones se hagan más complejas y sus capacidades aumenten, será necesario debatir estos asuntos y establecer límites claros. Sobre todo si se considera que, en teoría, podrían emplearse células de pacientes para fabricar robots personalizados.
El trabajo con los AggreBots apunta hacia una robótica viva modular y escalable. Hoy los experimentos se han limitado a construcciones de hasta cuatro bloques, pero nada impide imaginar ensamblajes mucho más grandes y sofisticados, con decenas de módulos diferenciados.
La analogía con el Lego es tentadora: piezas celulares estandarizadas que se ensamblan en múltiples configuraciones para dar lugar a robots vivientes con distintas funciones. De hecho, los investigadores ya contemplan recurrir a técnicas de bioimpresión asistida para fabricar en masa estos agregados celulares con precisión geométrica.
Si esa visión se materializa, el catálogo de comportamientos podría expandirse exponencialmente y los AggreBots dejarían de ser curiosidades de laboratorio para convertirse en auténticos microdispositivos médicos.
La frontera entre lo biológico y lo artificial
Lo más llamativo de todo este campo emergente es que difumina radicalmente la línea que solemos trazar entre organismos y máquinas. Los AggreBots no son robots en el sentido clásico: no tienen chips, cables ni baterías. Sus piezas son células humanas vivas, su energía proviene del metabolismo celular y sus motores son los cilios que la evolución desarrolló hace cientos de millones de años.
Pero tampoco son organismos naturales. Han sido diseñados con una finalidad concreta, ensamblados de manera artificial y dotados de comportamientos que no existen en ningún ser vivo.
En esa intersección, los bioingenieros vislumbran un territorio fértil para la innovación: dispositivos terapéuticos que no necesitarían baterías ni recambios, sino nutrientes; máquinas vivientes que, en lugar de metales y plásticos, estarían hechas de nuestros propios tejidos.
Hacia los principios fundamentales de la vida
Sin duda alguna, el nacimiento de los AggreBots marca un paso más en la joven pero vertiginosa disciplina de la robótica viviente. Gracias a la modularidad de su diseño, estos diminutos constructos hechos con células pulmonares humanas logran convertir la biología en tecnología configurable.
De momento son solo prototipos de laboratorio, pero la posibilidad de programar el movimiento de un robot vivo mediante geometría y genética abre un horizonte que va desde la terapia personalizada hasta la exploración de principios fundamentales de la vida.
Y, como suele ocurrir con los avances disruptivos, la pregunta ya no es solo qué pueden hacer estos nuevos robots, sino qué deberíamos permitir que hagan. ▪️
Información facilitada por la Universidad Carnegie Mellon
Fuente: Dhruv Bhattaram et al. AggreBots: Configuring CiliaBots through guided, modular tissue aggregation. Science Advances (2025). DOI:10.1126/sciadv.adx4176
