Miniaturní robot by mohl čistit částice z vody a transportovat buňky

Výzkumníci z Eindhovenské univerzity technologie vyvinuli miniaturního robota 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 zveřejněn v časopise PNAS.

Robot

Miniaturní robot je vyroben z reagujících polymerů, které lze ovládat pomocí světla a magnetismu. Také nazývaný „bezdrátový vodní polyp“, je inspirován korálovým polypem v přírodě, který se nachází v korálových útesech a má chapadla.

Ve skutečném světě mohou živé polypy udělat specifické pohyby se svým stonkem, aby vytvořily proud, který přitahuje částice potravy.

Podle doktorské kandidátky Mariny Pilz Da Cunha, „Byla jsem inspirována pohybem těchto korálových polypů, zejména jejich schopností interagovat s prostředím prostřednictvím samořízených 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 na ně svítí světlo různých vlnových délek. Použitím ultrafialového světla chapadla „uchopí“ a pod modrým světlem „pustí“.

Pod vodou

Umělý polyp je schopen uchytit a uvolnit objekty pod vodou. Nový robot je pokročilejší než dříve představený robot s balíčkem řízeným světlem.

Robot na pevné zemi nebyl schopen fungovat pod vodou, protože polymery fungují prostřednictvím fototermálních efektů. Na rozdíl od podvodního modelu, pevninský model využíval energii z tepla, které bylo generováno ze světla, místo samotného světla.

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

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

Další významný vývoj tohoto nového robota je, že může udržet deformaci po aktivaci světlem. Po odstranění stimulu se fototermální materiál vrátí do své původní podoby, ale molekuly v fotomechanickém materiálu přijmou novou stavbu. Díky tomu lze udržet různé stabilní tvary po delší dobu.

„To pomáhá ovládat chapadlo; jednou něco bylo zachyceno, robot může držet, dokud nebude opět osloven světlem, aby to uvolnil,“ 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 kroužit kolem osy.

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

Proud tekutiny lze změnit polohou chapadel.

„Počítačové simulace s různými polohami chapadel nakonec pomohly pochopit a získat pohyb stonku přesně. A „přitáhnout“ 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 funguje stejným způsobem v slané vodě nebo vodě se znečišťujícími látkami, zachycuje 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 plavajících robotech, které by mohly být použity pro biomedicínské aplikace.