روبوت صغير يمكنه تنظيف الجسيمات من الماء ونقل الخلايا

قام باحثون في جامعة آيندهوفن للتكنولوجيا بتطوير روبوت بلاستيكي صغير يمكن استخدامه لجذب والقبض على الجسيمات في الماء. يمكن استخدامه أيضًا لنقل الخلايا لتحليلها في الأجهزة التشخيصية.

تم نشر البحث في مجلة PNAS.

الروبوت

الروبوت الصغير مصنوع من بوليمرات مستجيب يمكن التحكم فيها بواسطة الضوء والмагنتيسم. يُعرف أيضًا باسم “البوليب المائي اللاسلكي”، وهو مستوحى من بوليب المرجان في الطبيعة، الذي يوجد في الشعاب المرجانية ولديه خياشيم.

في العالم الحقيقي، يمكن للبوليبات الحية أن تقوم بحركة معينة في ساقها لإنشاء تيار يجذب الجسيمات الغذائية.

وفقًا للمرشح الدكتور مارينا بيلز دا كونها، “كنت مستوحاة من حركة هذه البوليبات المرجانية، خاصة قدرتهم على التفاعل مع البيئة من خلال التيارات التي صنعوها بأنفسهم”.

البوليب الاصطناعي الجديد يبلغ طوله 1 سم وعرضه 1 سم، ويستجيب الساق للمغناطيسية وتخضع الخياشيم للضوء.

“مزيج两个 محفزات مختلفة هو أمر نادر لأنه يتطلب تحضيرًا دقيقًا للمواد وتركيبها، ولكنها مثيرة للاهتمام لإنشاء روبوتات غير مقيدة لأنها تسمح بتغييرات شكل معقدة ومهام يتم أداؤها”، يقول بيلز دا كونها.

为了控制 الخياشيم، يتم توجيه الضوء عليها بأطوال موجية مختلفة. باستخدام ضوء الأشعة فوق البنفسجية، تُقبض الخياشيم، وعندما تكون تحت ضوء الأزرق، تُفرج.

تحت الماء

البوليب الاصطناعي قادر على القبض والإفراج عن الأشياء تحت الماء. هذا الروبوت الجديد هو تطور من روبوت التوصيل الحزمة الموجهة بالضوء الذي قدمه الباحثون في وقت سابق من العام.

لم يكن الروبوت الأرضي قادرًا على العمل تحت الماء، لأن البوليمرات تعمل من خلال التأثيرات الضوئية الحرارية. على عكس الطراز تحت الماء، استخدم النموذج الأرضي الطاقة من الحرارة التي تم توليدها من الضوء، وليس الضوء نفسه.

“الحرارة تتبدد في الماء، مما يجعل من المستحيل توجيه الروبوت تحت الماء”، يقول بيلز دا كونها.

باستخدام هذه المعلومات، طور الباحثون مادة بوليمرية光机械ية يمكن التحكم فيها بواسطة الضوء فقط، وليس الحرارة.

تطور آخر هام لهذا الروبوت الجديد هو أنه يمكن أن يحتفظ bằng تشويهه بعد تنشيطه بواسطة الضوء. بعد إزالة المحفز، تعود المادة الضوئية الحرارية إلى شكلها الأصلي، ولكن الجزيئات في المادة الضوئية الميكانيكية تكتسب حالة جديدة. بسبب ذلك، يمكن الحفاظ على أشكال مستقرة لفترات أطول.

“ذلك يساعد في التحكم في ذراع القبض؛ بمجرد أن يتم القبض على شيء ما، يمكن للروبوت أن يبقى ممسكًا به حتى يتم مخاطبته مرة أخرى بواسطة الضوء للإفراج عنه”، يقول بيلز دا كونها.

https://www.youtube.com/watch?v=QYklipdzesI&feature=emb_logo

جذب الجسيمات

مغناطيس دوار يقع تحت الروبوت، مما يسمح للساق بالدوران حول المحور.

وفقًا لبيلز دا كونها، “لذلك كان من الممكن فعلاً تحريك الأجسام العائمة في الماء نحو البوليب، في حالتنا قطرات الزيت”.

يمكن تغيير تدفق السائل بواسطة موضع الخياشيم.

“المحاكاة الحاسوبية، مع مواضع خياشيم مختلفة، ساعدتنا في النهاية على فهم وضبط حركة الساق بشكل صحيح. ولجذب قطرات الزيت نحو الخياشيم”، يقول بيلز دا كونها.

يمكن للروبوت العمل بغض النظر عن السائل المحيط. هذا يتعارض مع الهيدروجيلات التي يتم استخدامها بشكل شائع للتطبيقات تحت الماء، والتي تكون حساسة للبيئة.

“روبوتنا يعمل بنفس الطريقة في الماء المالح أو الماء الملوث، أو الماء الذي يحتوي على ملوثات يخرجها من الماء بواسطة خياشيمه”، يقول بيلز دا كونها.

الباحثون يعملون الآن على جعل بوليبات مختلفة تعاونًا، مع إمكانية نقل بوليب لحزمة إلى بوليب آخر. كما يعملون على روبوتات سباحة يمكن استخدامها للتطبيقات البيولوجية.