Figura 1. Neil Harbisson, primer cíborg reconocido oficialmente por un gobierno. Imagen: Campus Party Brasil.

Las escenas de combate en las películas de Robocop suelen asombrar al espectador por las capacidades físicas sobrehumanas del cíborg. Es en la década de los sesenta cuando Manfred E. Clynes y Nathan S. Kline usan el término «cíborg» por primera vez en la revista Astronautics para referirse a un ser humano mejorado a través de dispositivos biomecatrónicos, añadiendo piernas, brazos u ojos biónicos para recuperar o sobrepasar las capacidades de los cuerpos biológicos. Para llevar a la realidad tal proeza de la ciencia ficción, los polímeros conductores muestran ser la opción más atractiva como interfaz entre lo biológico y lo no biológico, posibilitando la existencia de seres con habilidades y/o sentidos extraordinarios.

Hoy en día, reproducir el movimiento simple con una pierna biónica controlada voluntariamente por la mente continúa siendo un gran reto para la ciencia. En una pierna biológica, las señales neuronales que se originan en el sistema nervioso y son conducidas a través de los nervios para activar los músculos de una pierna. En cambio, para mover una pierna biónica los impulsos deben transmitirse hacia electrodos artificiales desde un órgano biológico, hasta un dispositivo tecnológico en donde microcomputadoras decodifican los impulsos en patrones de movimiento simple.

Crear una interfaz entre lo biológico y lo no biológico requiere de usar componentes con una buena conexión entre ambos mundos. Esto es posible si son utilizadas moléculas gigantes llamadas «polímeros», que son la materia estructural común en lo biológico y lo sintético. Los polímeros son moléculas enormes, cientos de miles de veces más grandes que la molécula del agua y están formadas a partir de moléculas más pequeñas, como los eslabones en una cadena. Para comprender la relevancia y el desarrollo histórico de una clase especial de polímeros que pueden transmitir impulsos eléctricos haremos un breve viaje en el tiempo.

Al contrario de lo observado en otros polímeros, éste presentaba una conductividad eléctrica similar a la de los metales, abriendo un nuevo mundo para el diseño molecular. De hecho, su descubrimiento y comprensión fue tan valioso que, en el año 2000, Alan J. Heeger, Alan G. MacDiarmid y Hideki Shirakawa fueran galardonados con el Premio Nobel de Química.

Los polímeros que conducen cargas eléctricas tienen en su estructura algo llamado «columna vertebral conjugada» lo que significa que tienen a lo largo de estas moléculas enlaces simples y dobles alternados, facilitando a los electrones de los átomos moverse libremente entre un átomo y otro a través de la molécula e incluso saltar a las vecinas. No obstante, muchos de estos polímeros presentan baja conductividad eléctrica por sí solos, por lo que una molécula aniónica, es decir, una molécula pequeña con carga negativa es añadida para darle estabilidad; a estas se les llama moléculas dopantes y al proceso dopaje.

El polipirrol es el polímero conductor más estudiado para este objetivo, porque es biocompatible, es decir, se adapta con el organismo y tiene una buena estabilidad química dentro de seres vivos. Algunas de estas características atrajeron la atención del grupo de Robert Langer de la Universidad de Stanford. Cuando lo usaron como biomaterial en ingeniería de tejidos neuronales y canales de guía nerviosa, los científicos observaron que, además de transmitir cargas eléctricas en roedores simultáneamente permitía la regeneración de los tejidos nerviosos a su alrededor.

Los politiofenos son otra familia de polímeros conductores, los cuales son usados por el grupo de David C. Martin de la Universidad de Michigan como electrodos neuronales e injertos nerviosos alrededor de tejidos fibrosos, pues se espera que logren la reparación de nervios y que sean útiles como interfaz entre prótesis biónicas y nervios biológicos.

En la antesala de la primera generación de cíborgs que están hoy con nosotros, los avances en el conocimiento de los polímeros conductores nos llevan a explorar los beneficios que estos pueden traer a los seres humanos. El primer cíborg reconocido oficialmente por un gobierno fue Neil Harbisson, quien atiende la acromatopsia, una enfermedad congénita que le impide ver a color, con una antena conectada a una serie de electrodos en su cráneo para convertir las frecuencias de color en frecuencias de sonido (figura 1). De acuerdo con Neil, el buscar convertirse en cíborg va más allá de recuperar órganos o sentidos. Para él, es una ruta para sobrepasar nuestros límites y alcanzar las asombrosas habilidades que otras especies animales presentan, como la ecolocación de los murciélagos o la detección de campos electromagnéticos de las aves migrantes, y por qué no, integrar la mente al ciberespacio.

Otro caso similar, es el de Jim Ewing, un escalador que perdió parte de su pierna en un accidente, por lo que con ayuda de su amigo Hugh Herr, un ingeniero del MIT y un equipo de investigación, conectaron sus nervios a una extremidad biónica que le permite presentar movimientos naturales de su pierna (figura 2). Para Hugh, quien es uno de los primeros científicos biónicos, la diferencia entre un hombre biónico y un cíborg radica en que, en los segundos, las partes sintéticas sean sentidas como parte del cuerpo humano a través de sensaciones y/o movimientos involuntarios y reflexivos por el individuo. Por ejemplo, Neil comenzó a soñar a colores y Jim a mover inconsciente y naturalmente su extremidad artificial en las primeras semanas de entrenamiento.

Tal vez en el futuro los polímeros conductores puedan biomimetizar el funcionamiento de los nervios, en otras palabras, serán capaces de imitar el comportamiento de los tejidos vivos, lo que permitirá entregar estimulación eléctrica, electroquímica y electromecánica directa a las células, tanto en la dirección biológica hacia la sintética e inversamente. Los polímeros conductores actuarán como una interfaz para transmitir sensaciones como el frío, la presión, además de incorporar nuevos sentidos al integrar tecnologías que no actúen por separado de nuestro organismo, difuminando la línea entre lo vivo y lo no vivo, permitiéndonos superar nuestras limitaciones; un evento que requerirá ir de la mano con cambios sustanciales en los procedimientos de amputación y remoción de órganos que en futuras investigaciones puedan desarrollarse.

Figura 2. Jim Ewing, un escalador que perdió parte de su pierna en un accidente, ahora con una extremidad biónica con movimientos naturales.

M.C. en I.Q. Francisco Javier Rivera Gálvez / Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Usted necesita tener Javascript activado para poder verla.
Centro Universitario de Ciencias Exactas e Ingenierías de la Universidad de Guadalajara.