Un grupo de científicos de la Universidad tecnológica de Nanyang , en Singapur, en conjunto con expertos de la Universidad de Waseda, en Tokio, desarrollaron un traje de buceo flexible para cucarachas. La idea, que parece ciencia ficción, es ciencia real y probada, en pos de un objetivo que trasciende fronteras: que estos insectos brinden información vital en catástrofes naturales.

El estudio, destacado y publicado por la revista Nature Communications, plantea el rol de insectos cibernéticos en misiones de búsqueda y rescate, especialmente en zonas de desastre donde los escombros inundados, los charcos o los espacios parcialmente sumergidos pueden bloquear el acceso a los robots convencionales.

"Cucarachas cibernéticas": qué son los insectos cíborg

Estas "cucarachas cibernéticas" o "insectos cíborg", tal como las llaman los científicos, son insectos vivos equipadas con controladores electrónicos que guían sus movimientos.

Dado que utilizan sus propios músculos para desplazarse, requieren mucha menos energía que los pequeños robots artificiales, que necesitan baterías de alta potencia para alimentar los motores y otros componentes.

En otras palabras, son robots híbridos que combinan un insecto vivo con un controlador electrónico. Uno de los principales desafíos es que la capacidad operativa está restringido por las características del huésped y dependen de su sistema respiratorio natural.

Las cucarachas respiran a través de pequeñas aberturas, llamadas espiráculos, que permiten la entrada de aire al sistema traqueal para el intercambio de gases. Cuando están sumergidas, no pueden obtener oxígeno del agua.

Al equiparlas con este traje miniatura las cucarachas pueden sobrevivir y moverse bajo el agua en entornos con bajo nivel de oxígeno durante un lapso de tres horas.

Cómo fabricaron el traje de buceo para cucarachas: un reto de ingeniería

El traje de buceo portátil para insectos terrestres integra un módulo miniaturizado de generación de oxígeno con una carcasa flexible e impermeable, lo que permite un suministro continuo de oxígeno y el aislamiento del agua circundante.

Al colocárselo se convierte en un insectos cíborg anfibios, capaz de operar tanto en tierra como en agua, gracias a la combinación de la adaptabilidad biológica con la protección creada con tecnología 3D.

En las pruebas que realizaron para poner a prueba la efectividad del traje, el equipo científico construyó tubos de plástico que simulaban diversos entornos, como túneles inundados llenos de dióxido de carbono para replicar un ambiente con bajo nivel de oxígeno.

El profesor Hirotaka Sato, pionero de la tecnología de insectos cibernéticos, sostiene una cucaracha cibernética con el nuevo traje de buceo. Foto: NTU de Singapur

Una vez que tuvieron la versión final, los investigadores probaron el traje en la cucaracha siseante de Madagascar (Gromphadorhina portentosa), una especie comúnmente utilizada en la investigación de insectos cibernéticos debido a su tamaño, robustez y la falta de alas.

El profesor Hirotaka Sato, de la Escuela de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial de la NTU de Singapur, quien dirigió el estudio, dijo: "Nuestro nuevo traje de buceo para insectos funciona como el tanque de oxígeno que usan los buceadores humanos: genera oxígeno y lo suministra directamente a los orificios respiratorios del insecto, lo que permite que la cucaracha cíborg sobreviva".

"Esto es importante porque las zonas afectadas por desastres reales pueden ser difíciles de acceder tras fuertes lluvias o inundaciones, bloqueando las vías de acceso entre los escombros, los desagües y los estrechos recovecos", indicó Sato.

"Al ampliar los parámetros operativos de nuestros insectos cibernéticos para incluir el desplazamiento subacuático, serán claves en misiones de rescate, especialmente en zonas de escombros inundados", proyectó.

El profesor Shinjiro Umezu, de la Facultad de Ciencias Creativas e Ingeniería de la Universidad de Waseda, explicó cuál fue el mayor desafío: "Construir un sistema que fuera lo suficientemente pequeño, ligero y flexible para que el insecto pudiera llevarlo puesto, pero que a la vez que produjera suficiente oxígeno para el movimiento subacuático de larga duración".

"Nuestro método combina una cubierta blanda e impermeable con un generador de oxígeno químico sencillo y fiable. Esto permite que el insecto conserve su movilidad natural a la vez que está protegido de un entorno en el que normalmente no puede sobrevivir", detalló Umezu.

Cómo funciona el pequeño traje de buceo para insectos cíborg

El traje subacuático consta de tres partes: un tanque generador de oxígeno, una carcasa flexible y cuatro tubos de silicona para el suministro de oxígeno.

En conjunto, forman un sistema compacto y autónomo que impide la entrada de agua a la vez que suministra oxígeno directamente a los espiráculos de la cucaracha.

El tanque generador de oxígeno se imprimió en 3D utilizando resina tipo PMMA, un material transparente similar al plástico. Dentro del tanque, los investigadores colocaron una esponja impregnada con dióxido de manganeso, que actúa como catalizador.

Para iniciar el suministro de oxígeno, el equipo inyectó una pequeña cantidad de peróxido de hidrógeno diluido en el tanque. Luego se selló la abertura con adhesivo ultravioleta para evitar fugas de líquido.

Dentro del tanque, el dióxido de manganeso descompone lentamente el peróxido de hidrógeno y libera oxígeno. Este oxígeno se canaliza a través de la cubierta flexible y los tubos de silicona hasta los espiráculos de la cucaracha, lo que le permite respirar bajo el agua.

El traje de buceo miniatura es flexible y se puede retirar sin dañar al insecto. Foto: NTU de Singapur

Los tubos están unidos a los espiráculos torácicos del insecto y pueden extraerse posteriormente sin dolor ni daño alguno, según indicaron los investigadores.

Cucarachas que pueden respirar bajo el agua: cómo podrían ayudar en los desastres naturales

La investigación contó con el apoyo del Ministerio de Educación de Singapur y del Proyecto de Universidades de Excelencia Global de la Universidad de Waseda.

Este trabajo se basa en más de una década de investigación sobre insectos cibernéticos en la NTU, donde el profesor Sato ha desarrollado insectos cibernéticos para aplicaciones en tierra, mar y aire.

Los insectos cibernéticos ya se han desplegado en operaciones reales de búsqueda y rescate, como la Operación Corazón de León tras el terremoto de magnitud 7,7 en la escala de Richter en Myanmar el pasado 28 de marzo.

Actualmente están realizando trabajos adicionales para probar el traje de buceo con forma de insecto cibernético en entornos de desastre simulados, mejorar su durabilidad e integrar sensores y sistemas de navegación para su uso sobre el terreno.

Más allá de las labores de búsqueda y rescate, los hallazgos también sugieren posibles usos en la inspección de tuberías, desagües, túneles y otras infraestructuras de difícil acceso que se encuentren inundadas.

Los investigadores celebraron este avance, que ya tiene repercusión internacional, convencidos de que el concepto del traje de buceo podría adaptarse a otros insectos cibernéticos terrestres, incluidas otras especies de cucarachas, langostas y escarabajos.