Il pesce cyborg a forma di razza che nuota grazie alla luce

Ha la forma di una razza, pelle e scheletro sintetici e muscoli fatti di cellule di ratto. L’idea di creare un pesce cyborg è venuta a Kevin Kit Parker – professore di bioingegneria e fisica applicata a Harvard – durante una visita all’acquario del New England con la figlia.
Quattro anni dopo, la sua razza robotica è comparsa sulla copertina di Science Magazine. Si tratta di una grande innovazione per il funzionamento di un cuore artificiale, realizzato con cellule viventi.

Il team di ricerca dell’Università di Harvard, guidato da Parker, ha creato un pesce cyborg, traslucente, con un scheletro dorato e corpo in silicone. Ha la forma di una razza ma dimensioni millimetriche – dal capo alla coda misura 16 millimetri e pesa appena 10 grammi – ma un cuore “naturale”, realizzato con oltre 200 mila cardiomiociti, cioè cellule del muscolo cardiaco, di ratto, appartenenti a una linea geneticamente modificata per rispondere agli impulsi luminosi.
Il pesce cyborg è controllato da remoto, guidato dalla luce, che si sostituisce al sistema nervoso. Quando la pastinaca cyborg è esposta alla luce, la disposizione delle cellule determina il movimento delle appendici laterali. Articolandosi sullo scheletro, il quale assorbe e rilascia l’energia elastica prodotta, le cellule si contraggono una dopo l’altra armonicamente partendo dal capo e riproducendo il movimento ondulatorio del pesce che si sposta sventolando le pinne. Le due appendici sono inoltre tarate per rispondere a frequenze diverse, in modo da consentire al cyborg di cambiare velocità e direzione: i ricercatori hanno potuto guidarlo attraverso un percorso a ostacoli semplicemente orientando in maniera asimmetrica una piccola torcia.

Parker ha sottolineato l’importanza di questo progetto per comprendere meglio il funzionamento del cuore umano e riuscire a costruirne, in futuro, uno artificiale. Ma questo lavoro tocca anche altri campi di ricerca, dalla biologia marina alla robotica.
Parker non è professore di robotica, ma un veterano dell’esercito ed è stato in Afghanistan: per questo crede fortemente che un domani i robot e i cuborg potranno sostituire l’uomo in situazioni pericolose.

Il gruppo di Parker non è nuovo nella progettazione di macchine viventi: quattro anni fa,nel 2012,  aveva creato una rudimentale medusa cyborg che si muoveva riproducendo le contrazioni del cuore. La complessità raggiunta con questo pesce razza è però stupefacente e rappresenta un brillante esempio di “ingegneria inversa”.
Perché progettare qualcosa di nuovo quando è possibile copiare da progetti semplici ma raffinati che la natura ha impiegato milioni di anni a plasmare? “Con l’eccezione dei crostacei – spiega Parker – tutti gli organismi marini hanno muscoli progettati per pompare i fluidi. Prendendo spunto da queste pompe possiamo progredire nei nostri studi sul cuore e sulle malattie cardiache dell’uomo”.

Il progetto è durato 4 anni e ha portato a un investimento di $1 milione. Il team di Parker si è avvalso della consulenza di esperti di diversi settori.
Ovviamente i materiali biologici non sono perfetti. Gli evidenti svantaggi nell’utilizzo delle cellule viventi come elemento costruttivo sono rappresentati dalla loro fragilità e mortalità. Ecco perché siamo ancora ben lontani dal realizzare veri e propri cyborg. Ma il potenziale che rappresentano questi ibridi per l’ingegneria dei tessuti e della robotica è enorme.