Μικρός Ρομπότ Μπορεί Να Καθαρίσει Σωματίδια Από Το Νερό και Να Μεταφέρει Κυττάρα

Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο Τεχνολογίας του Αϊντχόβεν έχουν αναπτύξει ένα μικρό ρομπότ από πλαστικό που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να προσελκύσει και να συλλάβει σωματίδια στο νερό. Μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για τη μεταφορά κυττάρων για ανάλυση σε διαγνωστικά συσκευές.

Η έρευνα δημοσιεύθηκε στο περιοδικό PNAS.

Ο Ρομπότ

Ο μικρός ρομπότ είναι κατασκευασμένος από ανταποκρινόμενους πολυμερείς που μπορούν να ελεγχθούν από το φως και τον μαγνητισμό. Επίσης, ονομάζεται «αυτοδύναμος υδρόβιος πολύπους», εμπνευσμένος από τον πολύπους της φύσης, που βρίσκεται στους κοραλλιογενείς υφάλους και έχει tentacles.

Στην πραγματικότητα, τα ζωντανα πολύπους μπορούν να κάνουν μια συγκεκριμένη κίνηση με το στέλεχός τους για να δημιουργήσουν μια ροή που προσελκύει σωματίδια τροφής.

Σύμφωνα με τον υποψήφιο διδάκτορα Marina Pilz Da Cunha, «Εμπνεύστηκα από την κίνηση αυτών των κοραλλιογενών πολύπων, ιδιαίτερα από την ικανότητά τους να αλληλεπιδρούν με το περιβάλλον μέσω αυτοδημιουργημένων ροών».

Ο νεοαναπτυγμένος τεχνητός πολύπους έχει διαστάσεις 1 x 1 εκατοστό, με το στέλεχος να αντιδρά στο μαγνητισμό και τα tentacles να ελέγχονται από το φως.

«Η συνδυασμένη χρήση δύο διαφορετικών ερεθισμάτων είναι σπάνια, поскольку απαιτεί λεπτές προετοιμασίες υλικού και συναρμολόγησης, αλλά είναι ενδιαφέρουσα για τη δημιουργία αδέσμευτων ρομπότ, επειδή επιτρέπει την execution σύνθετων αλλαγών σχήματος και εργασιών» λέει η Pilz Da Cunha.

Για να ελεγχθούν τα tentacles, το φως στρέφεται σε αυτά με διαφορετικά μήκη κύματος. Με τη χρήση UV φωτός, τα tentacles «πιάνονται» και ενώ υπό το μπλε φως, «απελευθερώνονται».

Υπό Θαλάσσης

Ο τεχνητός πολύπους είναι ικανός να πιάνει και να απελευθερώνει αντικείμενα υπό θαλάσσης. Το νέο ρομπότ είναι μια εξέλιξη του ρομπότ που καθοδηγείται από το φως και παρουσιάστηκε από τους ερευνητές νωρίτερα μέσα στη χρονιά.

Το ρομπότ της ξηράς δεν ήταν σε θέση να λειτουργήσει υπό θαλάσσης,既然 τα πολυμερή δρουν μέσω φωτοθερμικών επιδράσεων. Σε αντίθεση με το υπό θαλάσσης μοντέλο, το ρομπότ της ξηράς χρησιμοποιούσε ενέργεια από τη θερμότητα που παράγεται από το φως, αντί για το φως ίδιο.

«Η θερμότητα διασκορπίζεται στο νερό, το οποίο καθιστά αδύνατο τον έλεγχο του ρομπότ υπό θαλάσσης» λέει η Pilz Da Cunha.

Με αυτή την πληροφορία, οι ερευνητές ανέπτυξαν ένα φωτομηχανικό πολυμερές υλικό που μπορεί να ελεγχθεί μόνο από το φως, χωρίς θερμότητα.

Μια άλλη σημαντική εξέλιξη με αυτό το νέο ρομπότ είναι ότι μπορεί να διατηρήσει τη διαμόρφωσή του μετά την ενεργοποίηση από το φως. Μετά την αφαίρεση του ερεθίσματος, το φωτοθερμικό υλικό επιστρέφει στην αρχική του μορφή, αλλά οι μοριακές cấu trúcες του φωτομηχανικού υλικού λαμβάνουν μια νέα κατάσταση. Λόγω αυτού, διαφορετικά σταθερά σχήματα μπορούν να διατηρηθούν για μεγαλύτερα χρονικά διαστήματα.

«Αυτό βοηθά τον έλεγχο του βραχίονα πίεσης· μια φορά που κάτι έχει συλληφθεί, το ρομπότ μπορεί να το κρατήσει μέχρι να απευθυνθεί ξανά από το φως για να το απελευθερώσει» λέει η Pilz Da Cunha.

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

Προσελκύοντας Σωματίδια

Ένας περιστρεφόμενος μαγνήτης βρίσκεται κάτω από το ρομπότ, ο οποίος επιτρέπει στο στέλεχος να περιστρέφεται γύρω από τον άξονα.

Σύμφωνα με την Pilz Da Cunha, «Ήταν επομένως δυνατό να κινηθούν πλωτά αντικείμενα στο νερό προς τον πολύπους, στην περίπτωσή μας σταλές λαδιού».

Η ροή του υγρού μπορεί να αλλάξει από τη θέση των tentacles.

«Υπολογιστικές προσομοιώσεις, με διαφορετικές θέσεις των tentacles, τελικά μας βοήθησαν να κατανοήσουμε και να πάρουμε την κίνηση του στελέχους ακριβώς σωστά. Και να «προσελκύσουμε» τις σταλές λαδιού προς τα tentacles» λέει η Pilz Da Cunha.

Το ρομπότ μπορεί να λειτουργήσει ανεξάρτητα από το περιβάλλον υγρό. Αυτό αντιτίθεται στα υδρογέλες που χρησιμοποιούνται συχνά για εφαρμογές υπό θαλάσσης, τα οποία είναι ευαίσθητα στο περιβάλλον.

«Το ρομπότ μας λειτουργεί επίσης με τον ίδιο τρόπο σε αλμυρό νερό, ή νερό με ρύπους, βγάζοντας τα σωματίδια από το νερό με τα tentacles» λέει η Pilz Da Cunha.

Οι ερευνητές εργάζονται τώρα για να συνεργαστούν διαφορετικά πολύπους, με τη δυνατότητα ενός πολύπους να περάσει ένα πακέτο σε άλλον. Εργάζονται επίσης σε ρομπότ που μπορούν να κολυμπήσουν και να χρησιμοποιηθούν για βιοϊατρικές εφαρμογές.