La ficción que se hace realidad: el hombre biónico

Julian Smith, New Scientist

LONDRES.- Cinco años después de perder una de sus piernas en Afganistán, el veterano de guerra Mike McNaughton puede correr lo suficientemente bien como para entrenar al equipo de fútbol de su hijo de 11 años.

Pudo lograrlo, en parte, gracias a su determinación, pero también a causa de la pieza de alta tecnología de la que dispone: una rodilla hidráulica computadorizada que monitorea y se ajusta a cada uno de sus pasos, con un tiempo de respuesta de milisegundos.

Después de décadas de utilizar diseños que cambiaron poco y nada desde la Segunda Guerra Mundial, están finalmente saliendo de los laboratorios extremidades artificiales que predicen el movimiento del paciente y que parecen reales.

Sin embargo, prótesis sintéticas confortables como la de McNaughton son sólo el comienzo de la era biónica.

Las tecnologías protésicas emergentes prometen no sólo gran fuerza y flexibilidad, sino también piel artificial sensible a la presión e incluso brazos y piernas que estarán controladas por la mente, y todo esto de acá a cinco años.

Reconstruir a los amputados para que sean más rápidos y poderosos que antes es una posibilidad que se está volviendo real. Con prótesis experimentales que son posibles integrar con los músculos, los huesos y el sistema nervioso, incluso la idea de "perder una extremidad" puede volverse obsoleta en el futuro.

"Este es un momento muy excitante para la investigación de prótesis avanzadas", opina John Bigelow, que trabaja en brazos robóticos controlados por el cerebro en la Universidad Johns Hopkins, Estados Unidos.

Bigelow explica que hay muchas razones para esta expansión de la biónica. Componentes más pequeños y mejores permiten poner más equipos en las prótesis que nunca antes. Además, hay cada vez más amputados en los Estados Unidos a causa del aumento de la diabetes, así como soldados heridos en el Oriente Medio. Estos factores fomentan la inversión en tecnologías biónicas.

Los primeros resultados de este boom están llegando al mercado comercial. Por alrededor de US$ 30.000 una persona que perdió una pierna puede obtener una prótesis como la de McNaughton, con software inteligente que "aprende" la manera de andar de cada usuario y puede adaptarse a diferentes terrenos.

Algunos ejemplos son la C-Leg, de la compañía ortopédica alemana Otto Block, y la Rheo Knee, de la compañía islandesa Össur. Estas utilizan una combinación de motores y elementos hidráulicos que hacen que acarrearlas sea menos cansador, además de fibras carbónicas que emulan las propiedades elásticas de los huesos y de los tendones.

Los pies protésicos siempre fueron difíciles de diseñar. Los músculos naturales y los tobillos ajustan en todo momento la fuerza, y la elasticidad de nuestros tendones nos permite caminar utilizando relativamente poca energía. Los amputados de las extremidades inferiores tienden a "caminar más lento, usar más energía metabólica y ser menos estables, incluso en suelos planos", explica Hugh Herr, del Instituto de Tecnología de Massachusetts y doble amputado de sus extremidades inferiores.

Para solucionar este problema, el grupo de Herr diseñó una prótesis de pie, el iWalk PowerFoot One, que utiliza un motor eléctrico y resortes para reemplazar los tendones, junto con seis sensores que miden la posición del tobillo y las fuerzas a las que está sometido.
Brazos biónicos

Las prótesis de brazos y manos, por su parte, están menos desarrolladas. Esto se debe a que este tipo de amputaciones son menos frecuentes que las de las extremidades inferiores, pero también a que son más pequeñas y deben tener un rango mayor de movimiento, lo que dificulta lograr una buena imitación de un brazo verdadero. Sin embargo, la aparición de componentes cada vez más chicos está cambiando esta realidad.

El más pequeño y poderoso es el i-Limb, de la compañía Touch Bionics. Es una mano de plástico de bajo peso, en la que cada dígito contiene su propio motor y puede moverse de manera independiente en respuesta a señales de dos sensores que se emplazan en la piel del usuario. Estos detectan los impulsos eléctricos que causan la contracción de los músculos. Los usuarios mueven la mano tensando ciertos músculos de forma particular siguiendo patrones preprogramados.

También se están desarrollando brazos biónicos completos. El Brazo Luke fue desarrollado por el creador del transportador Segway, Dean Kamen. Es financiado por la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (Darpa, por sus siglas en inglés) de Estados Unidos: al buscar una solución al aumento de veteranos de guerra que vuelven de Irak y Afganistán, que han perdido extremidades, Darpa invirtió casi 50 millones de dólares en investigación para crear brazos biónicos controlados con el pensamiento.

El Brazo Luke, inspirado por la mano biónica de Luke Skywalker, de la Guerra de las Galaxias, permite dar la mano, abrir una puerta con una llave y realizar movimientos tan delicados, como tomar un grano de café. Sin tener en cuenta lo avanzados que son estos aparatos, todavía hay grandes problemas para superar y crear la prótesis perfecta: la posibilidad de unirla directamente con los huesos y nervios para que se conviertan en extensiones del cuerpo, de metal y plástico.

También sería importante lograr piel artificial sensible y de apariencia realista. Las mejores existentes en este momento son sorprendentemente parecidas a la verdadera, e incluyen poros simulados y pelo, pero no proveen datos táctiles.

Esta piel sintética está hecha de un polímero compuesto gomoso, que es resistente, liviano y flexible. Dentro hay una fila de nanotubos carbónicos que le otorgan propiedades piezorresistentes; es decir, que la presión ejercida sobre el material cambia su resistencia eléctrica.