Маленький робот може очистити частинки з води та транспортувати клітини

Дослідники з Ейндговенського університету технологій створили маленького пластикового робота, який можна використовувати для приваблення та захоплення частинок у воді. Його також можна використовувати для транспортування клітин для аналізу в діагностичних пристроях.

Дослідження опубліковане в журналі PNAS.

Робот

Маленький робот складається з полімерів, які можна контролювати світлом і магнетизмом. Також називається “бездротовим водним поліпом”, він був створений на основі коралового поліпу в природі, який присутній у коралових рифах і має щупальця.

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

За словами кандидата наук Марини Пільц Да Кунья, “Я була надихнута рухом цих коралових поліпсів, особливо їх здатністю взаємодіяти з середовищем через саморобні потоки”.

Новий штучний поліп має розміри 1 на 1 см, з стеблом, яке реагує на магнетизм, і щупальцями, які контролюються світлом.

“Об’єднання двох різних стимулів рідкісне, оскільки це вимагає деликатної підготовки матеріалів і збірки, але це цікаво для створення бездротових роботів, оскільки це дозволяє здійснювати складні зміни форми і виконувати завдання”, – говорить Пільц Да Кунья.

Для контролю щупальців на них світить світло з різними довжинами хвиль. З використанням ультрафіолетового світла щупальця “хватають”, а під синім світлом – “відпускають”.

Під водою

Штучний поліп може хватати і відпускати об’єкти під водою. Новий робот є покращенням попередньої світло-керованої системи доставки пакетів, яку представили дослідники на початку року.

Сухопутний робот не міг працювати під водою, оскільки полімери діють через фототермічні ефекти. На відміну від підводної моделі, сухопутна модель використовувала енергію, згенеровану теплом від світла, а не самим світлом.

“Тепло розсіюється у воді, що робить неможливим керування роботом під водою”, – говорить Пільц Да Кунья.

З цією інформацією дослідники створили 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 своєї первинної форми, але молекули в фотомеханічному матеріалі приймають новий стан. Через це можна зберігати різні стабільні форми протягом тривалого часу.

“Це допомагає контролювати захватну руку; як тільки щось було захоплено, робот може тримати його, поки не буде звернено знову світло, щоб його відпустити”, – говорить Пільц Да Кунья.

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

Приваблювання частинок

Під роботом розташований обертовий магніт, який дозволяє стеблу обертатися навколо осі.

За словами Пільц Да Кунья, “Таким чином було можливим фактично рухати плаваючі об’єкти у воді до поліпу, 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”, – говорить Пільц Да Кунья.

Робот може працювати незалежно від навколишньої рідини. Це протилежно гідрогелям, які часто використовуються для підводних застосунків, які чутливі до середовища.

“Наш робот також працює однаково у солоній воді або воді з забрудненнями, виносячи їх з води, хапаючи їх щупальцями”, – говорить Пільц Да Кунья.

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