Robô Minúsculo Pode Limpar Partículas da Água e Transportar Células

Pesquisadores da Universidade de Tecnologia de Eindhoven desenvolveram um robô plástico minúsculo que pode ser usado para atrair e capturar partículas na água. Ele também pode ser usado para transportar células para análise em dispositivos diagnósticos.

A pesquisa foi publicada na revista PNAS.

O Robô

O robô minúsculo é feito de polímeros responsivos que podem ser controlados por luz e magnetismo. Também denominado “pólipo aquático sem fio”, ele é inspirado em um pólipo de coral na natureza, que está presente nos recifes de coral e tem tentáculos.

No mundo real, os pólipos vivos podem fazer um movimento específico com seu caule para criar uma corrente que atrai partículas de alimentos.

De acordo com a candidata a doutorado Marina Pilz Da Cunha, “Fui inspirada pelo movimento desses pólipos de coral, especialmente pela sua capacidade de interagir com o ambiente por meio de correntes auto-feitas”.

O pólipo artificial recém-desenvolvido tem 1 cm por 1 cm, com o caule reagindo ao magnetismo e os tentáculos sendo controlados por luz.

“Combinar dois estímulos diferentes é raro, pois requer uma preparação e montagem delicadas do material, mas é interessante para criar robôs sem fio, pois permite mudanças de forma complexas e tarefas a serem realizadas”, diz Pilz Da Cunha.

Para controlar os tentáculos, a luz é aplicada sobre eles com diferentes comprimentos de onda. Com o uso de luz UV, os tentáculos “pegam” e, sob luz azul, eles “liberam”.

Subaquático

O pólipo artificial é capaz de pegar e liberar objetos subaquáticos. O novo robô é uma evolução do mini-robô de entrega de pacotes guiado por luz que foi apresentado pelos pesquisadores no início do ano.

O robô baseado em terra não podia operar subaquáticos, pois os polímeros atuam por meio de efeitos fototérmicos. Em contraste com o modelo subaquático, o baseado em terra usava energia do calor gerado pela luz, em vez da própria luz.

“O calor se dissipa na água, o que torna impossível direcionar o robô subaquáticos”, disse Pilz Da Cunha.

Com essa informação, os pesquisadores desenvolveram um material polimérico fotomecânico capaz de ser controlado apenas por luz, sem calor.

Outro grande desenvolvimento com esse novo robô é que ele pode manter sua deformação após ser ativado por luz. Após a remoção do estímulo, o material fototérmico retorna à sua forma original, mas as moléculas no material fotomecânico adotam um novo estado. Por causa disso, diferentes formas estáveis podem ser mantidas por períodos mais longos.

“Isso ajuda a controlar o braço de pegar; uma vez que algo tenha sido capturado, o robô pode segurá-lo até que seja novamente endereçado por luz para liberá-lo”, diz Pilz Da Cunha.

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

Atraindo Partículas

Um ímã rotativo está localizado sob o robô, o que permite que o caule gire em torno do eixo.

De acordo com Pilz Da Cunha, “Foi possível, portanto, mover objetos flutuantes na água em direção ao pólipo, no nosso caso, gotículas de óleo”.

O fluxo de fluido pode ser alterado pela posição dos tentáculos.

“Simulações de computador, com diferentes posições de tentáculos, finalmente nos ajudaram a entender e obter o movimento do caule exatamente certo. E para ‘atrar’ as gotículas de óleo em direção aos tentáculos”, diz Pilz Da Cunha.

O robô pode operar independentemente do líquido circundante. Isso vai de encontro aos hidrogéis que são frequentemente usados para aplicações subaquáticas, que são sensíveis ao ambiente.

“Nosso robô também funciona da mesma maneira em água salgada ou água com contaminantes, pegando-os com seus tentáculos”, diz Pilz Da Cunha.

Os pesquisadores agora estão trabalhando para obter vários pólipos diferentes colaborando, com a possibilidade de um pólipo passar um pacote para outro. Eles também estão trabalhando em robôs nadadores que poderiam ser usados para aplicações biomédicas.