Mikrorobotlar Denizlere Salınıyor, Mikroplastikleri ve Bakterileri Yakalıyor...

Doğal sürüleri taklit etmek üzere tasarlanan yenilikçi mikro robotlar, hem mikroplastikleri hem de bakteriyel kirleticileri sudan etkili bir şekilde temizleyebilir ve su kirliliğine yeniden kullanılabilir bir çözüm sunabilir. 

Araştırmacılar sudaki mikroplastikleri ve bakterileri giderebilen, su ortamlarında kirlilik ve hastalıkların yayılmasına yönelik çifte tehdidi ele alan mikro robotlar geliştirdiler. Eski gıda ambalajları, atılmış çocuk oyuncakları ve diğer yanlış yönetilen plastik atıklar mikroplastiklere dönüştüğünde bunların okyanuslardan ve su yollarından temizlenmesi daha da zorlaşıyor. Bu küçük plastik parçaları aynı zamanda hastalığa neden olanlar da dahil olmak üzere bakterileri de çekiyor. ACS Nano'da yapılan bir çalışmada araştırmacılar, sudaki plastik parçalarını ve bakterileri yakalayan mikro ölçekli robot (mikro robotlar) sürülerini tanımlıyor. Daha sonra botlar dezenfekte edildi ve yeniden kullanıldı. 

ACS Nano'da yer alan habere göre araştırmacılar, mikroplastikler ve bakteriler gibi kirletici maddeleri toplayan, kirli suyun içinden geçen küçük manyetik boncuklar yaptılar. Mikroplastiklerin 5 milimetre veya daha küçük boyutu, plastik kirliliği sorununa başka bir boyut kazandırıyor çünkü hayvanlar bunları yiyebilir, potansiyel olarak zarar görebilir veya parçacıkları insanlarla biten besin zincirine aktarabilir. Şu ana kadar insanlar üzerindeki sağlık etkileri tam olarak anlaşılamamıştır. 

Ancak mikroplastiklerin kendisi tek endişe kaynağı değil. Bu parçalar, patojenler de dahil olmak üzere yutulabilen bakterileri çeker. Martin Pumera ve meslektaşları, sudan mikropları ve plastiği eş zamanlı olarak uzaklaştırmak için, balık sürüleri gibi doğal sürüleri taklit ederek işbirliği içinde çalışan birçok küçük bileşenden oluşan mikro ölçekli robotik sistemlere yöneldi.

Suyu temizlemek için araştırmacılar, bakterileri ve küçük plastik parçalarını toplayan küçük, küresel robot sürüleri tasarladılar. Robotları oluşturmak için ekip, pozitif yüklü bir polimerin şeritlerini, yalnızca manyetik alana maruz kaldığında hareket eden manyetik mikropartiküllere bağladı. Boncukların yüzeyinden yayılan polimer şeritler hem plastikleri hem de mikropları çekiyor. Ve bitmiş ürünlerin (bireysel robotların) çapı 2,8 mikrometreydi. 

Dönen bir manyetik alana maruz kaldıklarında robotlar bir araya toplandı. Araştırmacılar, kendi kendine organize olan robotların sayısını düz kümeler halinde ayarlayarak sürünün hareketini ve hızını değiştirebileceklerini buldular. Suyu temizlemek için araştırmacılar, bakterileri (yeşil) ve küçük plastik parçalarını (gri) toplayan küçük, küresel robotlardan (açık sarı) oluşan sürüler tasarladılar. Katkı Sağlayanlar: ACS Nano 2024'ten uyarlanmıştır, DOI: 10.1021/acsnano.4c02115. Laboratuvar deneylerinde ekip, floresan polistiren boncuklar (1 mikrometre genişliğinde) ekleyerek ve zatürre ve diğer enfeksiyonlara neden olabilen Pseudomonas aeruginosa bakterilerini bir su deposuna aktif olarak yüzdürerek ortamdaki mikroplastikleri ve bakterileri çoğalttı.

 Daha sonra araştırmacılar tanka mikro robotlar eklediler ve onları 30 dakika boyunca dönen bir manyetik alana maruz bıraktılar ve robotu her 10 saniyede bir açıp kapattılar. Test edilen dört konsantrasyondan en yoğun olanı olan mililitre başına 7,5 miligramlık bir robot konsantrasyonu, bakterilerin yaklaşık %80'ini yakaladı. Bu arada, aynı konsantrasyonda, mikro robotlara çekildikçe serbest plastik boncukların sayısı da giderek azaldı. 

Daha sonra araştırmacılar robotları kalıcı bir mıknatısla topladılar ve onlara yapışan bakterileri ayırmak için ultrason kullandılar. Daha sonra uzaklaştırılan mikropları ultraviyole radyasyona maruz bırakarak dezenfeksiyonu tamamladılar. Yeniden kullanıldığında, arındırılmış robotlar her ikisinden de daha az miktarda olsa da yine de plastik ve mikropları toplayabiliyordu. Araştırmacılar, bu mikrorobotik sistemin, suyu plastik ve bakterilerden arındırmak için umut verici bir yaklaşım sağladığını belirtiyor. Referans: Martina Ussia, Mario Urso, Çağatay M. Oral, Xia Peng ve Martin Pumera, 8 Mayıs 2024, ACS Nano .