소형 로봇 떼가 미세 플라스틱과 미생물을 동시에 청소합니다.

오래된 식품 포장, 버려진 어린이 장난감 및 기타 잘못 관리된 플라스틱 폐기물이 미세 플라스틱으로 분해되면 바다와 수로에서 청소하기가 더욱 어려워집니다. 이 작은 플라스틱 조각은 또한 질병을 일으키는 박테리아를 포함한 박테리아를 유인합니다. 한 연구에서는 ACS나노, 연구자들은 물에서 플라스틱 조각과 박테리아 조각을 포획하는 마이크로 로봇(마이크로 로봇) 떼를 설명합니다. 그 후 로봇은 오염을 제거하고 재사용되었습니다.

5밀리미터 이하의 미세 플라스틱 크기는 동물이 먹을 수 있고 잠재적으로 해를 입거나 인간으로 끝나는 먹이 사슬로 입자를 전달할 수 있기 때문에 플라스틱 오염 문제에 또 다른 차원을 추가합니다. 지금까지 사람들의 건강에 미치는 영향은 완전히 이해되지 않았습니다. 하지만 미세플라스틱 자체가 유일한 문제는 아닙니다. 이 조각들은 병원균을 포함한 박테리아를 유인하며, 이 박테리아도 섭취될 수 있습니다. 물에서 미생물과 플라스틱을 동시에 제거하기 위해 Martin Pumera와 동료들은 협력적으로 작동하는 많은 작은 구성 요소로 구성된 소규모 로봇 시스템으로 전환하여 물고기 떼와 같은 자연 떼를 모방했습니다.

로봇을 구성하기 위해 팀은 양전하를 띤 폴리머 가닥을 자기장에 노출될 때만 움직이는 자성 미세 입자에 연결했습니다. 비드 표면에서 방사되는 폴리머 가닥은 플라스틱과 미생물을 모두 끌어당깁니다. 그리고 완성된 제품인 개별 로봇의 직경은 2.8마이크로미터였습니다. 회전하는 자기장에 노출되자 로봇들은 함께 모여들었습니다. 연구원들은 평평한 클러스터로 자체 조직된 로봇의 수를 조정함으로써 떼의 움직임과 속도를 변경할 수 있음을 발견했습니다.

실험실 실험에서는 형광 폴리스티렌 비드(폭 1마이크로미터)를 추가하고 활발하게 수영하는 방식으로 환경 내 미세플라스틱과 박테리아를 복제했습니다. 녹농균(Pseudomonas aeruginosa) 폐렴 및 기타 감염을 일으킬 수 있는 박테리아를 물 탱크로 보냅니다. 다음으로 연구원들은 탱크에 마이크로로봇을 추가하고 회전 자기장에 30분 동안 노출시켰으며 10초마다 스위치를 켜고 껐습니다. 테스트한 4가지 농도 중 가장 밀도가 높은 7.5mg/ml의 로봇 농도는 박테리아의 약 80%를 포착했습니다. 한편, 동일한 농도에서는 마이크로 로봇에 끌려가면서 자유 플라스틱 구슬의 수도 점차 감소했습니다. 그 후 연구진은 영구자석으로 로봇을 수집하고 초음파를 사용해 로봇에 달라붙은 박테리아를 분리했다. 그런 다음 제거된 미생물을 자외선에 노출시켜 소독을 완료했습니다. 재사용 시 오염 제거된 로봇은 비록 적은 양이지만 여전히 플라스틱과 미생물을 수집했습니다. 연구진은 이 마이크로 로봇 시스템이 물에서 플라스틱과 박테리아를 제거하는 유망한 접근 방식을 제공한다고 지적했습니다.

저자는 유럽 지역 개발 기금/유럽 사회 기금 프로젝트 TECHSCALE, 유럽 연합의 REFRESH 프로그램 및 CzechNanoLab의 자금 지원을 인정합니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/05/240508093659.htm