Pieni robotti voisi puhdistaa hiukkasia vedestä ja kuljettaa soluja

Eindhovenin teknillisen yliopiston tutkijat ovat kehittäneet pienen muovisen robotin, jota voidaan käyttää hiukkasten ja ottamiseen vedessä. Sitä voidaan myös käyttää solujen kuljettamiseen diagnostisiin laitteisiin.

Tutkimus julkaistiin PNAS -lehdessä.

Robotti

Pieni robotti on tehty valoa ja magnetismia vastaan reagoivista polymeereistä. Se on saanut inspiraationsa luonnon korallipolyyppien liikkeestä, joita esiintyy koralliriutoilla ja joilla on lonkeroita.

Luonnossa elävät polyyppien liikkeet voivat luoda virran, joka houkuttelee ravintoa.

Tohtorikoulutettava Marina Pilz Da Cunha kertoo: “Olin inspiroitu korallipolyyppien liikkeistä, erityisesti heidän kyvystään vuorovaikuttaa ympäristönsä kanssa itse luoduilla virroilla.”

Uusi keinotekoinen polyyppi on 1 x 1 cm, ja sen varsi reagoi magnetismiin ja lonkeroita ohjataan valolla.

“Yhdistämällä kaksi eri ärsykettä on harvinaista, koska se vaatii hienostunutta materiaalivalmistusta ja kokoonpanoa, mutta se on mielenkiintoista luoda langattomia roboteja, koska se mahdollistaa monimutkaiset muodonmuutokset ja tehtävät”, Pilz Da Cunha sanoo.

Lonkeroita voidaan ohjata eri aallonpituuksilla. UV-valolla lonkero “otetaan” kiinni, ja sinisellä valolla ne “vapautetaan”.

Vedessä

Keinotekoinen polyyppi pystyy ottamaan ja päästämään esineitä vedessä. Uusi robotti on edistysaskel aiemmin esitellystä valoa ohjaamasta pakkauksien toimittamisesta.

Maanpäällinen robotti ei voinut toimia vedessä, koska polymeerit toimivat fototerminen vaikutuksen kautta. Vastaavasti vesirobotti käyttää valoa itse, eikä lämpöä.

“Lämpö häviää vedessä, mikä tekee robotin ohjauksen mahdottomaksi”, Pilz Da Cunha sanoo.

Tiedemiehet kehittivät valon ohjaaman fotomekaanisen polymerimateriaalin, jota voidaan ohjata ainoastaan valolla, ilman lämpöä.

Toinen merkittävä kehitysaskel uudessa robotissa on, että se voi pitää muotonsa muuttumisen jälkeen. Fototerminen materiaali palautuu alkuperäiseen muotoonsa, kun taas fotomekaaninen materiaali ottaa uuden muodon, jolloin eri vakaita muotoja voidaan ylläpitää pidemmän aikaa.

“Se auttaa grippihaaran ohjaamisessa; kun jotain on otettu kiinni, robotti voi pitää sen kiinni, kunnes se vapautetaan valolla uudelleen”, Pilz Da Cunha sanoo.

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

Hiukkasten houkutteleminen

Robotin alla on pyörivä magneetti, joka mahdollistaa varren liikkeen akselin ympäri.

Pilz Da Cunha kertoo: “Se mahdollisti liikkeen, joka houkuttelee esineitä, kuten öljypisaroita, robotin lonkerojen lähelle.”

Nestevirtausta voidaan muuttaa lonkerojen asennolla.

“Tietokonesimulaatiot eri lonkeroasennoilla auttoivat meitä ymmärtämään ja saamaan varren liikkeen oikein. Ja houkuttelemaan öljypisaroita lonkerojen lähelle”, Pilz Da Cunha sanoo.

Robotti toimii riippumatta ympäröivästä nesteen laadusta. Tämä on vastakohtainen hydrogeeleille, jotka ovat yleisiä vesisovelluksissa, mutta herkkä ympäristölle.

“Robotti toimii myös suolavedessä tai vedessä, jossa on epäpuhtauksia, ja se voi poistaa epäpuhtauksia vedestä ottamalla ne kiinni lonkeroillaan”, Pilz Da Cunha sanoo.

Tutkijat työskentelevät parhaillaan useiden eri polyyppien yhteistyön kehittämiseksi, jolloin yksi polyyppi voisi siirtää paketin toiselle. He työskentelevät myös uimariroboteilla, joita voidaan käyttää biolääketieteellisiin sovelluksiin.