מיקרורובוטים חדשניים המיועדים לחקות נחילים טבעיים יכולים להסיר ביעילות הן מיקרופלסטיק והן מזהמים חיידקיים מהמים, ומציעים פתרון רב פעמי לזיהום מים. (קונספט האמן.) קרדיט: twoday.co.il.com
חוקרים פיתחו מיקרו-רובוטים המסוגלים להסיר מיקרו-פלסטיק וחיידקים מהמים, להתמודד עם האיום הכפול של זיהום והתפשטות מחלות בסביבות מימיות.
כאשר אריזות מזון ישנות, צעצועי ילדים שנזרקו ופסולת פלסטיק מנוהלת אחרת מתפרקות למיקרו-פלסטיק, הם הופכים אפילו יותר קשה לנקות אותם מאוקיינוסים ומקווי מים. פיסות פלסטיק זעירות אלו מושכות גם חיידקים, כולל אלו הגורמים למחלות. במחקר ב ACS Nano, חוקרים מתארים נחילים של רובוטים בקנה מידה מיקרו (מיקרורובוטים) שלכדו פיסות פלסטיק וחיידקים מהמים. לאחר מכן, הרובוטים טוהמו ונעשה בהם שימוש חוזר. צפו בסרטון של אותם רוחשים:
דיווח ב-ACS Nano, חוקרים יצרו חרוזים מגנטיים זעירים שרוחשים דרך מים מזוהמים וקולטים מזהמים כמו מיקרופלסטיק וחיידקים.
גודל המיקרו-פלסטיק, שגודלו 5 מילימטרים או פחות, מוסיף מימד נוסף לבעיית זיהום הפלסטיק מכיוון שבעלי חיים יכולים לאכול אותם, עלולים להיפגע או להעביר את החלקיקים לשרשרת המזון שמסתיימת בבני אדם. עד כה, ההשפעות הבריאותיות על אנשים אינן מובנות במלואן.
עם זאת, המיקרו-פלסטיק עצמו אינו הדאגה היחידה. חלקים אלה מושכים חיידקים, כולל פתוגנים, שניתן גם לבלוע אותם. כדי להסיר מיקרובים ופלסטיק מהמים בו זמנית, מרטין פומרה ועמיתיו פנו למערכות רובוטיות בקנה מידה מיקרו, המורכבות ממרכיבים קטנים רבים הפועלים בשיתוף פעולה, מחקים נחילים טבעיים, כמו להקות דגים.
כדי לנקות מים, חוקרים תכננו נחילים של רובוטים זעירים וכדוריים שאוספים חיידקים וחתיכות קטנות של פלסטיק. קרדיט: American Chemical Society
כדי לבנות את הבוטים, הצוות קישר גדילים של פולימר טעון חיובי למיקרו-חלקיקים מגנטיים, שנעים רק כאשר הם נחשפים לשדה מגנטי. גדילי הפולימר, המקרינים מפני השטח של החרוזים, מושכים גם פלסטיק וגם חיידקים. והמוצרים המוגמרים – הרובוטים הבודדים – נמדדו בקוטר של 2.8 מיקרומטר.
כאשר נחשפו לשדה מגנטי מסתובב, הרובוטים רצו יחד. על ידי התאמת מספר הרובוטים שהתארגנו בעצמם לאשכולות שטוחים, החוקרים גילו שהם יכולים לשנות את תנועתו ומהירותו של הנחיל.
בניסויי מעבדה, הצוות שיכפל מיקרו-פלסטיק וחיידקים בסביבה על ידי הוספת פלורסנט פוליסטירן חרוזים (ברוחב 1 מיקרומטר) ושחייה פעילה Pseudomonas aeruginosa חיידקים, שעלולים לגרום לדלקת ריאות וזיהומים אחרים, למיכל מים.
לאחר מכן, החוקרים הוסיפו מיקרו-רובוטים למיכל וחשפו אותם לשדה מגנטי מסתובב למשך 30 דקות, והפעילו וכיבו אותו כל 10 שניות. ריכוז רובוט של 7.5 מיליגרם למיליליטר, הצפוף ביותר מבין ארבעה ריכוזים שנבדקו, לכד כ-80% מהחיידקים. בינתיים, באותו ריכוז, גם מספר חרוזי הפלסטיק הפנויים ירד בהדרגה, כשהם נמשכו אל המיקרורובוטים.
לאחר מכן, החוקרים אספו את הרובוטים עם מגנט קבוע והשתמשו באולטרסאונד כדי לנתק את החיידקים הנצמדים אליהם. לאחר מכן הם חשפו את החיידקים שהוסרו לקרינה אולטרה סגולה, והשלימו את החיטוי. כאשר נעשה בהם שימוש חוזר, הרובוטים המטוהמים עדיין קלטו פלסטיק וחיידקים, אם כי כמויות קטנות יותר של שניהם. מערכת מיקרורובוטית זו מספקת גישה מבטיחה לסילוק מים מפלסטיק וחיידקים, מציינים החוקרים.
המחברים מכירים במימון מפרויקט הקרן האירופית לפיתוח אזורי/הקרן החברתית האירופית TECHSCALE, תוכנית REFRESH של האיחוד האירופי ו-CzechNanoLab.
