Pequeño robot podría limpiar partículas del agua y transportar células

Investigadores de la Universidad de Tecnología de Eindhoven han desarrollado un pequeño robot de plástico que se puede utilizar para atraer y capturar partículas en el agua. También podría ser utilizado para transportar células para su análisis en dispositivos de diagnóstico.

La investigación se publicó en la revista PNAS.

El Robot

El pequeño robot está hecho de polímeros responsivos que pueden ser controlados por la luz y el magnetismo. También denominado “pólipo acuático inalámbrico”, está inspirado en un pólipo de coral en la naturaleza, que se encuentra en los arrecifes de coral y tiene tentáculos.

En el mundo real, los pólipos vivos pueden hacer un movimiento específico con su tallo para crear una corriente que atrae partículas de alimento.

Según la candidata doctoral Marina Pilz Da Cunha, “Me inspiré en el movimiento de estos pólipos de coral, especialmente en su capacidad para interactuar con el entorno a través de corrientes autohechas”.

El pólipo artificial recién desarrollado mide 1 por 1 cm, con el tallo que reacciona al magnetismo y los tentáculos que son controlados por la luz.

“Combinar dos estímulos diferentes es raro, ya que requiere una preparación y ensamblaje delicados de materiales, pero es interesante para crear robots no conectados porque permite cambios de forma y tareas complejas”, dice Pilz Da Cunha.

Para controlar los tentáculos, se les ilumina con longitudes de onda diferentes. Con el uso de luz ultravioleta, los tentáculos “agarran” y mientras están bajo luz azul, “liberan”.

Submarino

El pólipo artificial es capaz de agarrar y liberar objetos bajo el agua. El nuevo robot es una mejora con respecto al mini-robot de entrega de paquetes guiado por luz que presentaron los investigadores anteriormente en el año.

El robot basado en tierra no podía operar bajo el agua, ya que los polímeros actúan a través de efectos fototérmicos. En contraste con el modelo submarino, el basado en tierra utilizaba la energía del calor generado por la luz, en lugar de la luz en sí.

“El calor se disipa en el agua, lo que hace imposible dirigir el robot bajo el agua”, dijo Pilz Da Cunha.

Con esta información, los investigadores desarrollaron un material polimérico fotomecánico capaz de ser controlado solo por la luz, sin calor.

Otro gran avance con este nuevo robot es que puede mantener su deformación después de ser activado por la luz. Después de que se elimina el estímulo, el material fototérmico regresa a su forma original, pero las moléculas en el material fotomecánico adoptan un nuevo estado. Debido a esto, se pueden mantener formas estables diferentes durante períodos de tiempo más largos.

“Eso ayuda a controlar el brazo de agarre; una vez que algo ha sido capturado, el robot puede mantenerlo hasta que se le dirige la luz nuevamente para liberarlo”, dice Pilz Da Cunha.

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Atrayendo Partículas

Un imán giratorio se encuentra debajo del robot, lo que permite que el tallo gire alrededor del eje.

Según Pilz Da Cunha, “Por lo tanto, fue posible mover objetos flotantes en el agua hacia el pólipo, en nuestro caso, gotas de aceite”.

El flujo de fluido puede cambiar con la posición de los tentáculos.

“Las simulaciones por computadora, con diferentes posiciones de los tentáculos, finalmente nos ayudaron a entender y obtener el movimiento del tallo exactamente correcto. Y para ‘atraer’ las gotas de aceite hacia los tentáculos”, dice Pilz Da Cunha.

El robot puede operar sin importar el líquido que lo rodea. Esto va en contra de los hidrogeles que se utilizan comúnmente para aplicaciones submarinas, que son sensibles al entorno.

“Nuestro robot también funciona de la misma manera en agua salada o agua con contaminantes, capturándolos con sus tentáculos”, dice Pilz Da Cunha.

Los investigadores ahora están trabajando en hacer que varios pólipos diferentes colaboren, con la posibilidad de que un pólipo pase un paquete a otro. También están trabajando en robots nadadores que podrían ser utilizados para aplicaciones biomédicas.