Un petit robot pourrait nettoyer les particules de l'eau et les cellules de transport

Des chercheurs de l'Université de technologie d'Eindhoven ont mis au point un minuscule 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 dispositifs de diagnostic.

L'espace Une étude a été publié dans la revue PNAS.

Le robot

Le petit robot est fait de polymères réactifs qui peuvent être contrôlés par la lumière et le magnétisme. Également appelé «polype aquatique sans fil», il s'inspire d'un polype corallien dans la nature, présent dans les récifs coralliens et doté de tentacules.

Dans le monde réel, les polypes vivants peuvent faire un mouvement spécifique avec leur tige afin de créer un courant qui attire les particules alimentaires.

Selon la candidate au doctorat Marina Pilz Da Cunha, "j'ai été inspirée par le mouvement de ces polypes coralliens, en particulier leur capacité à interagir avec l'environnement par le biais de courants auto-créés".

Le polype artificiel nouvellement développé mesure 1 sur 1 cm, 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 délicats des matériaux, mais c'est intéressant pour créer des robots autonomes car cela permet d'effectuer des changements de forme et des tâches complexes", explique Pilz Da Cunha.

Afin de contrôler les tentacules, la lumière est projetée sur eux avec différentes longueurs d'onde. Avec l'utilisation de la lumière UV, les tentacules "s'agrippent" et, sous la lumière bleue, elles "se libèrent".

Sous-marin

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 de livraison de colis guidé par la lumière qui a été présenté par les chercheurs plus tôt dans l'année. 

Le robot terrestre n'a pas pu fonctionner sous l'eau, car les polymères agissent par effets photothermiques. Contrairement au modèle sous-marin, le modèle terrestre 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 de diriger le robot sous l'eau", a déclaré Pilz Da Cunha.

Avec ces informations, les chercheurs ont développé un matériau polymère photomécanique capable d'être contrôlé uniquement par la lumière, pas de chaleur. 

Autre développement majeur de ce nouveau robot, il peut conserver sa déformation après avoir été activé par la lumière. Une fois les stimuli supprimés, le matériau photothermique reprend sa forme d'origine, mais les molécules du matériau photomécanique prennent un nouvel état. De ce fait, différentes formes stables peuvent être maintenues pendant de plus longues périodes.

« Cela aide à contrôler le bras de préhension ; 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 », explique Pilz Da Cunha.

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 était donc possible de déplacer réellement des objets flottants dans l'eau vers le polype, dans notre cas des gouttelettes d'huile."

Le débit 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 de la tige exactement comme il faut. Et pour « attirer » les gouttelettes d'huile vers les tentacules », explique Pilz Da Cunha.

Le robot peut fonctionner quel que soit le liquide environnant. Cela va à l'encontre des hydrogels souvent utilisés pour les applications sous-marines, sensibles à l'environnement. 

"Notre robot fonctionne également de la même manière dans l'eau salée, ou l'eau avec des contaminants hors de l'eau en les attrapant avec ses tentacules", explique Pilz Da Cunha. 

Les chercheurs travaillent maintenant à faire collaborer différents polypes, avec la possibilité qu'un polype transmette un paquet à un autre. Ils travaillent également sur des robots nageurs qui pourraient être utilisés pour des applications biomédicales.