|
Биогибридные микророботы смогут удалять микропластик
|
|
|
|
Моря, океаны, реки и другие водоемы на Земле за последние десятилетия стали все более загрязненными, и это ставит под угрозу выживание многих водных видов. Это загрязнение принимает самые разные формы, включая распространение так называемых микро- и нанопластиков. Как следует из их названия, микро- и нанопластики представляют собой вредные крошечные частицы, образующиеся в результате распада пластиковых отходов, попадающих в воду. Было обнаружено, что эти частицы нарушают водные экосистемы, например, задерживая рост организмов, сокращая потребление ими пищи и нанося ущерб среде обитания рыб. Разработка эффективных технологий для эффективного удаления этих крошечных частиц имеет первостепенное значение, поскольку это может помочь защитить исчезающие виды и их естественную среду обитания. Эти технологии должны быть тщательно разработаны, чтобы предотвратить дальнейшее загрязнение и разрушение; таким образом, они должны быть основаны на экологически чистых материалах.
|
|
|
|
Исследователи из Технологического университета Брно и Университета Мендера в Чехии недавно разработали биогибридных микророботов, которые могут удалять микро- и нанопластик из загрязненной воды, не вызывая дальнейшего загрязнения. Эти роботы, представленные в статье, опубликованной в журнале Advanced Functional Materials, объединяют биологические материалы, в частности водоросли, с экологически чистыми материалами, которые реагируют на внешние магнитные поля. «Члены нашей исследовательской группы изучают использование многослойных микророботов TiO2 для захвата нанопластиков», — рассказал Phys.org Ся Пэн, соавтор статьи. «Первоначально предложенный подход включал включение благородных металлов, таких как Pt, для облегчения движения, что способствовало увеличению стоимости и потенциальных опасностей, связанных с микророботами. Чтобы решить эту проблему, мы изучаем замену дорогостоящих металлов на более экономичная и доступная для массового производства альтернатива».
|
|
|
В последнее время исследователи пытаются найти более доступные и экологически чистые материалы для своих роботов, чтобы преодолеть проблемы, с которыми они столкнулись в своих предыдущих работах. Пэн, в частности, начал изучать возможность использования клеток водорослей, которые можно было бы легко внедрить в морскую среду, не повреждая ее. «Новые роботы, которые мы создали, получившие название роботы с магнитными водорослями (MAR), состоят из комбинации водорослей и экологически чистых магнитных наночастиц», — объяснил Пэн. «Эти роботы работают под воздействием внешнего магнитного поля, что позволяет точно контролировать их движение. Отрицательный поверхностный заряд MAR объясняется наличием -COOH-групп на поверхности клеток водорослей. Напротив, выбранные микро/нано Пластики несут положительный поверхностный заряд. Это положительно-отрицательное взаимодействие облегчает электростатическое притяжение, тем самым способствуя целенаправленному захвату и удалению микро/нанопластиков с помощью MAR».
|
|
|
|
Уникальный состав роботов, созданных исследователями, делает их экологически чистыми и чувствительными к внешним магнитным полям. Это может позволить им устойчиво извлекать нано- и микрочастицы пластика из водной среды. Пэн и ее коллеги оценили своих микророботов в серии испытаний и обнаружили, что они добились замечательных результатов. Фактически, ими можно было управлять дистанционно с высокой степенью точности, удаляя большинство мельчайших пластиковых частиц из резервуаров с водой, в которые они были помещены. «Наши микророботы продемонстрировали замечательную эффективность удаления, достигнув высокого уровня успеха: 92% для нанопластиков и 70% для микропластиков», — сказал Пэн. «В будущем они могут служить многообещающим инструментом для активного удаления пластикового загрязнения из водоемов, содействия усилиям по восстановлению окружающей среды и смягчения воздействия пластиковых отходов на водные экосистемы».
|
|
|
|
В будущем MAR, разработанные этой командой исследователей, могут быть протестированы и развернуты в море и других водоемах, что потенциально будет способствовать удалению токсичных остатков пластика. Примечательно, что роботы изготавливаются с использованием доступных материалов и масштабируемых производственных процессов, поэтому они могут стать экономически эффективной технологией для борьбы с загрязнением водной среды. «Наши роботы потенциально могут снизить потребность в более ресурсоемких и дорогостоящих стратегиях, используемых в настоящее время для удаления пластиковых отходов», — добавил Пэн. «Дальнейшие исследования могут быть сосредоточены на изучении биосовместимости MAR с водными экосистемами, а оценка потенциального воздействия на нецелевые организмы имеет решающее значение для понимания экологических последствий их применения. Кроме того, я также хотел бы изучить, как MAR могут дополнять или интегрироваться с другие технологии, такие как датчики для мониторинга концентрации пластика в реальном времени».
|
|
|
|
Источник
|
