Малий робот може очистити частинки з води та транспортувати клітини

Дослідники з Ейндговенського університету технологій розробили малий пластиковий робот, який можна використовувати для приваблення та захоплення частинок у воді. Його також можна використовувати для транспортування клітин для аналізу в діагностичних пристроях.

Дослідження опубліковано в журналі PNAS.

Робот

Малий робот складається з полімерів, які реагують на світло та магнетизм. Також його називають “бездротовим водним поліпом”, він надихається кораловим поліпом у природі, який присутній у коралових рифах і має щупальця.

У реальному світі живі поліпи можуть здійснювати певний рух своїм стеблом, щоб створити потік, який приваблює частинки їжі.

За словами аспіранта Марини Пільц да Кунья, “Я була надихнута рухом цих коралових поліпів, особливо їх здатністю взаємодіяти з середовищем через саморобні потоки”.

Новий розроблений штучний поліп має розмір 1 на 1 см, з стеблом, яке реагує на магнетизм, а щупальця контролюються світлом.

“Об’єднання двох різних стимулів рідке, оскільки це вимагає деликатної підготовки матеріалу та збірки, але це цікаво для створення бездротових роботів, оскільки це дозволяє здійснювати складні зміни форми та виконувати завдання”, каже Пільц да Кунья.

Для контролю щупальців на них світить світло різної довжини хвилі. З використанням ультрафіолетового світла щупальця “хапають”, а під синім світлом вони “відпускають”.

Під водою

Штучний поліп здатний хапати та випускати об’єкти під водою. Новий робот є вдосконаленням від світлогідрованої доставки пакетів міні-робота, який був представлений дослідниками раніше в році.

Сухопутний робот не міг працювати під водою, оскільки полімери діють через фототермічні ефекти. На відміну від підводної моделі, сухопутний використовував енергію від тепла, яке генерувалося від світла, а не від самого світла.

“Тепло розсіюється у воді, що робить неможливим керування роботом під водою”, каже Пільц да Кунья.

З цією інформацією дослідники розробили фотомеханічний полімерний матеріал, який можна контролювати тільки світлом, без тепла.

Іншим важливим досягненням цього нового робота є те, що він може зберігати свою деформацію після активації світлом. Після видалення стимулу фототермічний матеріал повертається до свого первинного стану, але молекули в фотомеханічному матеріалі приймають новий стан. Через це можна зберігати різні стабільні форми протягом тривалого часу.

“Це допомагає контролювати захватний механізм; як тільки щось було захоплено, робот може продовжувати тримати його, поки знову не буде адресовано світлом, щоб випустити його”, каже Пільц да Кунья.

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

Приваблення частинок

Під роботом знаходиться обертовий магніт, який дозволяє стеблу рухатися навколо осі.

За словами Пільц да Кунья, “Отже, було можливим рухати плаваючі об’єкти у воді до поліпа, у нашому випадку краплі олії”.

Потік рідини можна змінити положенням щупальців.

“Комп’ютерні симуляції з різними положеннями щупальців допомогли нам зрозуміти і отримати рух стебла точно. І щоб “привабити” краплі олії до щупальців”, каже Пільц да Кунья.

Робот може працювати незалежно від того, яка рідини навколо. Це суперечить гідрогелям, які часто використовуються для підводних застосунків, які чутливі до середовища.

“Наш робот також працює однаково у солоній воді або воді з забрудненнями, вибираючи їх зі своєї довколишньої рідини, захоплюючи їх своїми щупальцями”, каже Пільц да Кунья.

Дослідники зараз працюють над тим, щоб різні поліпи співпрацювали, з можливістю передачі пакету від одного поліпа до іншого. Вони також працюють над плаваючими роботами, які можна використовувати для біомедичних застосунків.