Robotul mic poate curăța particule din apă și transporta celule

Cercetătorii de la Universitatea Tehnică din Eindhoven au dezvoltat un robot mic de plastic care poate fi utilizat pentru a atrage și captura particule în apă. De asemenea, poate fi utilizat pentru a transporta celule pentru analiză în dispozitive de diagnostic.

Cercetarea a fost publicată în revista PNAS.

Robotul

Robotul mic este fabricat din polimeri responsivi care pot fi controlați prin lumină și magnetism. Denumit și „polip acvatic fără fir”, este inspirat de un polip de coral din natură, care este prezent în recifurile de coral și are tentacule.

În lumea reală, polipii vii pot face o mișcare specifică cu tulpina lor pentru a crea un curent care atrage particulele de hrană.

Conform candidatului doctoral Marina Pilz Da Cunha, „Am fost inspirat de mișcarea acestor polipi de coral, în special de capacitatea lor de a interacționa cu mediul prin curenți auto-creați”.

Polipul artificial nou dezvoltat are dimensiunile de 1 cm x 1 cm, cu tulpina care reacționează la magnetism și tentaculele controlate de lumină.

„Combinația a două stimuli diferiți este rară, deoarece necesită o pregătire și o asamblare delicată a materialului, dar este interesantă pentru crearea de roboți fără fir, deoarece permite schimbări complexe de formă și executarea unor sarcini”, spune Pilz Da Cunha.

Pentru a controla tentaculele, se folosește lumina cu diferite lungimi de undă. Cu ajutorul luminii ultraviolete, tentaculele „prind”, iar sub lumina albastră, ele „eliberează”.

Sub apă

Polipul artificial este capabil să prindă și să elibereze obiecte sub apă. Noul robot reprezintă o îmbunătățire față de robotul miniatură ghidat de lumină, prezentat de cercetători la începutul anului.

Robotul de pe uscat nu a putut funcționa sub apă, deoarece polimerii acționează prin efecte fototerminale. În contrast cu modelul subacvatic, cel de pe uscat a folosit energia generată de căldură din lumină, și nu lumina însăși.

„Căldura se disipă în apă, ceea ce face imposibilă conducerea robotului sub apă”, a spus Pilz Da Cunha.

Pe baza acestei informații, cercetătorii au dezvoltat un material polimeric fotomecanic care poate fi controlat doar de lumină, fără căldură.

O altă dezvoltare importantă a acestui robot este că poate menține deformarea după ce a fost activat de lumină. După ce stimulul este îndepărtat, materialul fototermal revine la forma sa originală, dar moleculele din materialul fotomecanic iau o nouă stare. Din cauza acestui fapt, pot fi menținute forme stabile pentru perioade mai lungi de timp.

„Acest lucru ajută la controlul brațului de prindere; odată ce ceva a fost capturat, robotul poate să-l țină până când este adresat din nou de lumină pentru a-l elibera”, spune Pilz Da Cunha.

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

Atrăgând particule

Un magnet rotitor este situat sub robot, care permite tulpinii să se rotească în jurul axei.

Conform lui Pilz Da Cunha, „A fost posibil să mișcăm obiecte plutitoare în apă spre polip, în cazul nostru picături de ulei”.

Fluxul de fluid poate fi modificat prin poziția tentaculelor.

„Simulările pe computer, cu diferite poziții ale tentaculelor, ne-au ajutat în cele din urmă să înțelegem și să obținem mișcarea exactă a tulpinii. Și să „atragem” picăturile de ulei spre tentacule”, spune Pilz Da Cunha.

Robotul poate funcționa indiferent de lichidul din jur. Acest lucru este în contrast cu hidrogelele, care sunt adesea utilizate în aplicații subacvatice și care sunt sensibile la mediu.

„Robotul nostru funcționează la fel și în apă sărată, sau în apă cu contaminanți, scoțând particule din apă prin prinderea lor cu tentaculele”, spune Pilz Da Cunha.

Cercetătorii lucrează acum la colaborarea diferitelor polipi, cu posibilitatea ca un polip să transmită un pachet altuia. De asemenea, lucrează la roboți de înot care ar putea fi utilizați în aplicații biomedicale.