Robot Nhỏ Có Thể Làm Sạch Các Hạt Từ Nước và Vận Chuyển Tế Bào

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Công nghệ Eindhoven đã phát triển một robot nhựa nhỏ có thể được sử dụng để thu hút và bắt các hạt trong nước. Nó cũng có thể được sử dụng để vận chuyển tế bào cho phân tích trong các thiết bị chẩn đoán.

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí PNAS.

Robot

Robot nhỏ này được làm từ các polymer phản ứng có thể được điều khiển bằng ánh sáng và từ tính. Còn được gọi là “động vật thân mềm dưới nước không dây,” nó được lấy cảm hứng từ một polyp san hô trong tự nhiên, hiện diện trong các rạn san hô và có xúc tu.

Trong thế giới thực, các polyp sống có thể tạo ra một chuyển động cụ thể với thân của chúng để tạo ra một dòng chảy thu hút các hạt thức ăn.

Theo ứng viên tiến sĩ Marina Pilz Da Cunha, “Tôi đã được truyền cảm hứng từ chuyển động của các polyp san hô, đặc biệt là khả năng tương tác với môi trường thông qua các dòng chảy tự tạo.”

Polyp nhân tạo mới được phát triển có kích thước 1 x 1 cm, với thân phản ứng với từ tính và xúc tu được điều khiển bằng ánh sáng.

“Kết hợp hai kích thích khác nhau là hiếm vì nó đòi hỏi sự chuẩn bị và lắp ráp vật liệu tinh tế, nhưng nó thú vị cho việc tạo ra các robot không dây vì nó cho phép thay đổi hình dạng và thực hiện các nhiệm vụ phức tạp,” Pilz Da Cunha nói.

Để điều khiển xúc tu, ánh sáng được chiếu vào chúng với các bước sóng khác nhau. Với sự sử dụng ánh sáng UV, xúc tu “bắt,” và dưới ánh sáng xanh, chúng “thả.”

Dưới Nước

Polyp nhân tạo có thể bắt và thả các vật thể dưới nước. Robot mới này là một bước tiến từ robot giao hàng mini được điều khiển bằng ánh sáng mà các nhà nghiên cứu đã trình bày trước đó trong năm.

Robot dựa trên đất không thể hoạt động dưới nước, vì các polymer hoạt động thông qua các hiệu ứng nhiệt. Ngược lại với mô hình dưới nước, mô hình dựa trên đất sử dụng năng lượng từ nhiệt được tạo ra từ ánh sáng, chứ không phải ánh sáng bản thân.

“Nhiệt bị phân tán trong nước, điều này làm cho việc điều khiển robot dưới nước trở nên không thể,” Pilz Da Cunha nói.

Với thông tin này, các nhà nghiên cứu đã phát triển một vật liệu polymer photomechanical có thể được điều khiển bằng ánh sáng mà không cần nhiệt.

Một phát triển quan trọng khác với robot này là nó có thể giữ hình dạng biến dạng sau khi được kích hoạt bằng ánh sáng. Sau khi kích thích được loại bỏ, vật liệu photothermal trở lại hình dạng ban đầu, nhưng các phân tử trong vật liệu photomechanical sẽ có một trạng thái mới. Vì vậy, các hình dạng ổn định khác nhau có thể được duy trì trong thời gian dài hơn.

“Điều đó giúp điều khiển cánh tay gắp; một khi đã bắt được thứ gì, robot có thể giữ nó cho đến khi nó được kích hoạt lại bằng ánh sáng để thả nó,” Pilz Da Cunha nói.

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

Thu Hút Các Hạt

Một nam châm quay được đặt dưới robot cho phép thân quay quanh trục.

Theo Pilz Da Cunha, “Vì vậy, đã có thể di chuyển các vật thể trôi nổi trong nước về phía polyp, trong trường hợp của chúng tôi là giọt dầu.”

Dòng chảy chất lỏng có thể được thay đổi bằng vị trí của xúc tu.

“Mô phỏng máy tính, với các vị trí xúc tu khác nhau, cuối cùng đã giúp chúng tôi hiểu và có được chuyển động của thân chính xác. Và để ‘thu hút’ giọt dầu về phía xúc tu,” Pilz Da Cunha nói.

Robot có thể hoạt động bất kể chất lỏng xung quanh là gì. Điều này ngược lại với các hydrogel thường được sử dụng cho các ứng dụng dưới nước, chúng nhạy cảm với môi trường.

“Robot của chúng tôi cũng hoạt động giống nhau trong nước muối, hoặc nước có chứa chất ô nhiễm, bằng cách bắt chúng ra khỏi nước bằng xúc tu,” Pilz Da Cunha nói.

Các nhà nghiên cứu hiện đang làm việc trên việc hợp tác giữa các polyp khác nhau, với khả năng một polyp có thể truyền một gói cho polyp khác. Họ cũng đang làm việc trên các robot bơi lội có thể được sử dụng cho các ứng dụng sinh học y học.