Miniaturní robot by mohl čistit částice z vody a transportovat buňky

Výzkumníci z Eindhovenské univerzity technologie vyvinuli miniaturní robot z plastu, který lze použít k přitáhnutí a zachycení částic ve vodě. Může být také použit k transportu buněk pro analýzu v diagnostických zařízeních.

Výzkum byl publikován v časopise PNAS.

Robot

Miniaturní robot je vyroben z reagujících polymerů, které lze ovládat světlem a magnetismem. Také nazývaný „bezdrátový vodní polyp“, je inspirován korálovým polypem v přírodě, který je přítomen v korálových útesech a má chapadla.

V reálném světě, živé polypy mohou udělat specifické pohyby se svým stonkem, aby vytvořily proud, který přitahuje potravu.

Podle doktorandky Mariny Pilz Da Cunha, „Byla jsem inspirována pohybem těchto korálových polypů, zejména jejich schopností interagovat s prostředím prostřednictvím samo-vytvořených proudů.“

Nově vyvinutý umělý polyp je 1 x 1 cm, se stonkem reagujícím na magnetismus a chapadly ovládanými světlem.

“Kombinace dvou různých stimulů je vzácná, protože vyžaduje jemnou přípravu a sestavení materiálu, ale je zajímavá pro vytváření bezdrátových robotů, protože umožňuje komplexní změny tvaru a úkoly,” říká Pilz Da Cunha.

Pro ovládání chapadel se používá světlo s různými vlnovými délkami. Při použití ultrafialového světla chapadla „chytají“ a při modrém světle „pouštějí“.

Pod vodou

Umělý polyp je schopen chytat a pouštět objekty pod vodou. Nový robot je pokročilejším modelem od dříve představeného robotu, který byl ovládaný světlem a mohl doručovat balíčky.

Pozemní robot nebyl schopen fungovat pod vodou, protože polymery fungují prostřednictvím fototermálních efektů. Na rozdíl od podvodního modelu, pozemní robot využíval energii ze tepla, které bylo generováno světlem, místo samotného světla.

„Teplota se rozptýlí ve vodě, což znemožňuje ovládání robota pod vodou,“ řekla Pilz Da Cunha.

S touto informací, výzkumníci vyvinuli fotomechanický polymerový materiál, který lze ovládat pouze světlem, bez tepla.

Další významný pokrok s tímto novým robotem je, že může udržet svou deformaci po aktivaci světlem. Po odstranění stimulu se fototermální materiál vrátí do své původní podoby, ale molekuly v fotomechanickém materiálu získají novou stavbu. Díky tomu lze udržet různé stabilní tvary po delší dobu.

„To pomáhá ovládat chapadla; jednou, co je něco zachyceno, robot může držet, dokud není opět osloven světlem, aby to pustil,“ říká Pilz Da Cunha.

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

Přitahování částic

Rotující magnet je umístěn pod robotem, který umožňuje stonku otáčet se kolem osy.

Podle Pilz Da Cunha, „Bylo tedy možné skutečně pohybovat plovoucími objekty ve vodě směrem k polypu, v našem případě kapkami oleje.“

Proud tekutiny lze změnit polohou chapadel.

„Počítačové simulace s různými polohami chapadel nakonec pomohly pochopit a získat pohyb stonku přesně správný. A aby „přitáhly“ kapky oleje k chapadlům,“ říká Pilz Da Cunha.

Robot může fungovat bez ohledu na okolní kapalinu. To je v rozporu s hydrogely, které se často používají pro podvodní aplikace, které jsou citlivé na prostředí.

„Náš robot také funguje stejně ve slané vodě nebo vodě se znečišťujícími látkami, aby vyčistil částice z vody, zachytil je svými chapadly,“ říká Pilz Da Cunha.

Výzkumníci nyní pracují na spolupráci různých polypů, s možností, že jeden polyp může předat balíček jinému. Pracují také na plaveckých robotech, které by mohly být použity pro biomedicínské aplikace.