Petit robot pouvant nettoyer les particules de l’eau et transporter des cellules

Les chercheurs de l’Université de technologie d’Eindhoven ont développé un petit robot en plastique qui peut être utilisé pour attirer et capturer des particules dans l’eau. Il pourrait également être utilisé pour transporter des cellules à des fins d’analyse dans des appareils de diagnostic.

La recherche a été publiée dans le journal PNAS.

Le Robot

Le petit robot est fait de polymères réactifs qui peuvent être contrôlés par la lumière et le magnétisme. Appelé également « polype aquatique sans fil », il est inspiré d’un polype de corail dans la nature, qui se trouve dans les récifs de corail et a des tentacules.

Dans le monde réel, les polypes vivants peuvent effectuer un mouvement spécifique avec leur tige pour créer un courant qui attire les particules de nourriture.

Selon la candidate au doctorat Marina Pilz Da Cunha, « J’ai été inspirée par le mouvement de ces polypes de corail, en particulier par leur capacité à interagir avec l’environnement grâce à des courants auto-créés. »

Le polype artificiel récemment développé mesure 1 cm sur 1 cm, avec la tige réagissant au magnétisme et les tentacules étant contrôlés par la lumière.

« Combiner deux stimuli différents est rare, car cela nécessite une préparation et un assemblage de matériaux délicats, mais c’est intéressant pour créer des robots sans fil, car cela permet des changements de forme complexes et des tâches à effectuer », déclare Pilz Da Cunha.

Pour contrôler les tentacules, la lumière est projetée sur eux avec différentes longueurs d’onde. Avec l’utilisation de la lumière UV, les tentacules « saisissent », et sous la lumière bleue, ils « libèrent ».

Sous l’eau

Le polype artificiel est capable de saisir et de libérer des objets sous l’eau. Le nouveau robot est une avancée par rapport au mini-robot à livraison de colis guidé par la lumière présenté par les chercheurs plus tôt dans l’année.

Le robot basé sur la terre n’était pas en mesure de fonctionner sous l’eau, car les polymères agissent par des effets photothermiques. Contrairement au modèle sous-marin, le modèle basé sur la terre utilisait l’énergie de la chaleur générée par la lumière, plutôt que la lumière elle-même.

« La chaleur se dissipe dans l’eau, ce qui rend impossible la direction du robot sous l’eau », a déclaré Pilz Da Cunha.

Avec ces informations, les chercheurs ont développé un matériau polymère photomécanique capable d’être contrôlé par la lumière seule, sans chaleur.

Un autre développement important avec ce nouveau robot est qu’il peut maintenir sa déformation après avoir été activé par la lumière. Après que le stimulus est supprimé, le matériau photothermique reprend sa forme d’origine, mais les molécules du matériau photomécanique adoptent un nouvel état. À cause de cela, différentes formes stables peuvent être maintenues pendant de plus longues périodes.

« Cela aide à contrôler le bras de saisie ; une fois que quelque chose a été capturé, le robot peut continuer à le tenir jusqu’à ce qu’il soit à nouveau adressé par la lumière pour le libérer », déclare Pilz Da Cunha.

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

Attirer les particules

Un aimant rotatif est situé sous le robot, ce qui permet à la tige de tourner autour de l’axe.

Selon Pilz Da Cunha, « Il a donc été possible de déplacer réellement des objets flottants dans l’eau vers le polype, dans notre cas des gouttes d’huile ».

Le flux de fluide peut être modifié par la position des tentacules.

« Des simulations informatiques, avec différentes positions de tentacules, nous ont finalement aidés à comprendre et à obtenir le mouvement exact de la tige. Et pour « attirer » les gouttes d’huile vers les tentacules », déclare Pilz Da Cunha.

Le robot peut fonctionner quelle que soit la liquide environnant. Cela va à l’encontre des hydrogels qui sont souvent utilisés pour les applications sous-marines, qui sont sensibles à l’environnement.

« Notre robot fonctionne de la même manière dans l’eau de mer, ou dans l’eau avec des contaminants en dehors de l’eau en les capturant avec ses tentacules », déclare Pilz Da Cunha.

Les chercheurs travaillent maintenant sur la collaboration de différents polypes, avec la possibilité qu’un polype passe un colis à un autre. Ils travaillent également sur des robots nageurs qui pourraient être utilisés pour des applications biomédicales.