Utilizzo di Microbot per Mantenere l’Oceano Pulito

I ricercatori hanno scoperto un modo efficace per mantenere più puliti i corsi d’acqua del mondo. Uno studio pubblicato su ACS Nano questa settimana spiega come i microbot potrebbero ridurre l’inquinamento da plastica negli ambienti acquatici. Questi dispositivi a energia magnetica offrono un’opzione sostenibile e riutilizzabile sul mercato. Ecco tutto ciò che è necessario sapere su come i ricercatori vogliono utilizzare piccoli robot per combattere l’inquinamento.

Microplastici Causano Problemi

I microplastici sono un grande problema per il mondo. Queste particelle minuscole si formano nel tempo come prodotti in plastica si rompono. I microplastici misurano -5 micrometri di dimensione, rendendoli molto difficili da raccogliere dagli ambienti acquatici. Purtroppo, queste particelle di plastica minuscole rappresentano rischi ecologici e per la salute quando vengono lasciate incontrollate.

Catene Alimentari

Un problema principale con i microplastici è che vengono consumati da pesci e altri animali marini. Queste particelle vengono mangiate, introducendo i microplastici nella catena alimentare. Purtroppo, il ciclo non si conclude; anche dopo che i microplastici raggiungono il consumo umano, tornano nell’ambiente.

I campioni di feci hanno confermato che i microplastici hanno inquinato l’ambiente così tanto che ora fanno parte del tuo corpo. Uno studio ha scoperto che la persona media mangia 50.000 particelle di plastica all’anno. Oggi, queste particelle dannose possono essere trovate in quasi ogni aspetto della vita, rendendo fondamentale che vengano implementati sistemi di riduzione.

Batteri

I microplastici sono dannosi per lo sviluppo del cervello e causano altre malattie. Queste particelle di plastica minuscole attirano una crescita problematica di alghe e batteri. Queste specie creano patogeni e causano malattie se consumate o inalate per periodi prolungati. In particolare, gli studi hanno collegato malattie respiratorie e cardiovascolari ai microplastici nell’aria, nel suolo e nell’acqua. Pertanto, c’è una forte domanda di ridurre il loro impatto ambientale e sulla salute.

Microbot

I microbot sono macchine minuscole che spesso contengono un componente mobile che può essere attivato utilizzando forze elettriche, chimiche o magnetiche. Ci sono molte applicazioni per questi piccoli robot, dalla sanità alla sicurezza. In questo caso, i ricercatori hanno cercato di creare uno sciame magnetico e controllato che potesse essere controllato in base alla corrente.

Source – ACS NANO

La loro creazione era un microbot magnetico e controllato di 2,8 micrometri. Estendendosi dal corpo del microbot ci sono catene sequestranti polimeriche con particelle magnetiche a carica positiva. Questa struttura consente alle braccia e ai robot di essere raccolti e controllati tramite magneti. In particolare, i ricercatori hanno sfruttato Dynabeads modificati con ammina funzionalizzati con il legante carbossilico poli (N-[3-(dimetilammino)propil] metacrilammide).

Swarms Migliorano le Prestazioni

La piccola dimensione di questi bot li rende inefficaci nel completare la maggior parte dei compiti da soli. Tuttavia, questi sistemi sfruttano gli sciami per eseguire compiti complessi in modo efficace. Come in natura, gli sciami creano efficienza e assicurano che un singolo punto di guasto non impedisca il completamento dei compiti necessari. Pertanto, i microbot sono un altro esempio di come l’uomo imiti la natura.

In questo caso, le catene magnetiche possono organizzarsi quando viene applicato un campo magnetico. Una volta combinate, il campo magnetico può essere utilizzato per coordinare i movimenti dello sciame come un’unità coesa. Questo movimento può lavorare per raccogliere microplastici e batteri senza lasciare rifiuti aggiuntivi.

Eserimenti e Test

I ricercatori hanno iniziato a testare i loro sciami di microrobot polimerici controllati magneticamente in compiti di pulizia dell’acqua per valutare la loro efficacia e affidabilità. Hanno scoperto che quando si auto-organizzano in piani rotanti, queste piccole macchine rimuovono una quantità significativa di inquinanti dall’acqua con requisiti di potenza minimi.

I loro test sono iniziati creando un ambiente inquinato artificialmente. I ricercatori hanno realizzato questo compito introducendo piccole perle di polistirene fluorescenti larghe 1 micrometro nell’acqua di test. Poi, i ricercatori hanno introdotto batteri nell’equazione. Hanno utilizzato i batteri che causano la polmonite chiamati Pseudomonas aeruginosa, assicurando un esempio realistico.

Aggiunta dei Microbot

I microbot sono stati aggiunti all’ambiente di test e un campo magnetico è stato applicato al gruppo. Notoriamente, il campo magnetico è stato mantenuto in rotazione per 30 minuti. Inoltre, è stato spento ogni 10 secondi. Il campo ha causato ai microbot di concentrarsi in una concentrazione di 7,5 milligrammi per millimetro, che si è rivelata ideale per i compiti di pulizia.

Controllo dello Sciame di Microbot

I ricercatori hanno scoperto di avere un controllo significativo sui dispositivi attraverso aumentazioni magnetiche. Hanno regolato la direzione, la velocità, le dimensioni e lo spessore dello sciame. Inoltre, sono stati in grado di coordinare formazioni che migliorano compiti specifici come la propulsione o la selezione.

Risultati della Pulizia

Lo sciame denso ha catturato l’80% dei batteri e degli inquinanti microplastici al primo tentativo. Notoriamente, gli inquinanti raccolti sono rimasti attaccati ai microbot dopo la loro estrazione dall’acqua. Onde ultrasoniche sono state applicate ai microbot in una soluzione che ha permesso loro di rilasciare i microplastici e i batteri in un’unità contenuta in modo sicuro.

Il processo di decontaminazione ha incluso un bagno ultrasonico per uccidere i batteri prima di sottoporli a trattamenti ultravioletti. Insieme, questi passaggi hanno eliminato il 99% dei batteri dai robot, rendendoli nuovamente sicuri per il riutilizzo. È interessante notare che questo regime di pulizia significa che i bot sono riutilizzabili con una leggera perdita di prestazioni.

Ricercatori

Il team di ricerca dietro questo progetto è stato guidato da Martin Pumera. Come parte della loro strategia, il team ha dovuto creare nuovi metodi di fabbricazione, analisi del movimento e applicazione. La loro ricerca ha dimostrato la loro tesi e ha aperto la porta a processi e funzionalità più complessi nel futuro.

Casi d’Uso Potenziali

C’è una forte domanda di sistemi di filtrazione dell’acqua riutilizzabili che forniscono risultati costanti. Accedere, filtrare e consegnare acqua pulita è diventata un aspetto vitale della vita. Ecco alcuni potenziali scenari di caso d’uso per sistemi di filtrazione a microrobot nel futuro.

Trattamento dell’Acqua

Le macchine minuscole sono ideali per la pulizia dei sistemi idrici. Possono essere introdotte con minimo sforzo e raccolte facilmente. Notoriamente, gli attuali sistemi di purificazione dell’acqua mancano delle prestazioni necessarie e si basano su sistemi meccanici o chimici insostenibili. È interessante notare che i microbot non lasciano residui, rendendoli un’opzione migliore.

Pulizia dell’Oceano

Un’isola larga miglia di spazzatura galleggiante esiste in mezzo all’oceano e continua a espandersi. Questa terribile situazione ecologica è una delle tante causate dall’inquinamento da plastica. I microplastici provenienti da queste aree continuano a danneggiare l’ambiente, che a sua volta comporta rischi per la salute.

Source – AP:J. Lavers

Le soluzioni di pulizia a microrobot potrebbero essere introdotte in queste aree pericolose e iniziare il processo di pulizia senza intervento umano. Inoltre, questi sistemi possono essere scalati per soddisfare le esigenze future e combinati con altre tecnologie come i microbi che mangiano plastica che eliminano i rifiuti dopo che sono stati raccolti.

Sanità

I microbot potrebbero aiutare a creare farmaci a basso costo e altri sistemi salvavita. Nel breve termine, questi dispositivi potrebbero aiutare a fornire soluzioni di acqua pulita quando necessario. Questi bot potrebbero diventare comuni negli ospedali a breve, dove potrebbero essere utilizzati come sistema di filtrazione aggiuntivo per garantire risultati di alta qualità.

Potrebbe esserci un afflusso di startup che sfruttano questa tecnologia per guidare i mercati di purificazione dell’acqua per la casa. La qualità dell’acqua è una preoccupazione globale e questa tecnologia offre una delle soluzioni più pulite disponibili.

Costruzione e Manifattura

I robot controllati magneticamente potrebbero essere utilizzati per creare edifici e prodotti più resistenti nel futuro. Ad esempio, questi dispositivi possono aiutare un pannello del veicolo a tornare allo stato preimpostato quando viene applicata una forza magnetica. Pertanto, potrebbero un giorno essere utilizzati per tenere insieme aree ad alta tensione su jet, razzi, barche, auto e persino grattacieli.

Vantaggi dell’Utilizzo di Microbot

I microbot portano molti vantaggi all’equazione. Innanzitutto, possono essere facilmente prodotti, distribuiti, gestiti e raccolti. Questi dispositivi possono anche integrare sensori, che aiutano a fornire dati preziosi che possono essere utilizzati per migliorare notevolmente gli sforzi contro l’inquinamento.

Microbot Riutilizzabili

Una delle più grandi scoperte di questa ricerca è la capacità di riutilizzare i bot. C’è una leggera perdita di prestazioni in ogni ciclo. Tuttavia, questa è una piccola perdita di prestazioni che il comportamento dello sciame aiuta a compensare. Inoltre, i bassi costi di funzionamento significano che chiunque potrebbe un giorno creare sciami massicci che migliorano l’efficienza in tutti i settori.

Rilascio Controllato

Un altro grande vantaggio di questo sviluppo è la capacità di condurre un rilascio controllato dei tossini. È stato notoriamente difficile escogitare modi per pulire gli ambienti acquatici e filtrare materiali pericolosi senza lasciare residui chimici. Questo metodo elimina i chimici dall’equazione, rendendolo molto più sicuro e sostenibile.

Energia Magnetica

L’utilizzo di energia magnetica per organizzare e operare questi piccoli robot aggiunge un altro livello di vantaggi all’equazione. Le interazioni magnetiche non richiedono ai bot di avere batterie. Pertanto, gli ingegneri hanno ridotto le dimensioni, il peso e altri fattori.

Aziende che Potrebbero Trarre Vantaggio da questi Sviluppi

Molte industrie potrebbero trarre vantaggio dai microbot per la pulizia dell’acqua. L’ambiente necessita di soluzioni per la rimozione dei microplastici. Inoltre, i servizi di sanità e purificazione potrebbero sfruttare questa tecnologia per migliorare le loro offerte. Ecco alcune aziende con il potenziale di trarre vantaggio da questi progressi nel futuro.

Ginkgo Bioworks Holdings, Inc.

(DNA )

Ginkgo Bioworks Inc. è un’azienda biotecnologica che si specializza in soluzioni organiche. L’azienda offre servizi di biotecnologia industriale utili che riducono i costi e migliorano l’efficienza. Notoriamente, l’azienda è stata creata da 5 laureati del MIT e attualmente elenca Jason Kelly come CEO. Oggi, Ginkgo Bioworks Holdings è un nome importante nel mercato.

Ginkgo Bioworks ha visto una notevole crescita. Nel 2022, ha acquisito il sito di ricerca e sviluppo di Bayer e ha iniziato una partnership strategica. Le azioni dell’azienda hanno visto un leggero calo di valore nell’ultimo anno, seguendo il resto del mercato. Tuttavia, la posizione di mercato di Ginkgo Bioworks Holdings e le soluzioni avanzate di proprietà la rendono un’aggiunta solida a qualsiasi portafoglio.

Imina Technologies S.A.

Imina Technologies si specializza in piattaforme robotiche. L’azienda di ricerca e produzione ha più prodotti che consentono interazioni a micro e nanoscala. Il loro prodotto principale, il miBot, è il robot più compatto a 4 gradi di libertà commercialmente disponibile al mondo.

Il design senza fili del robot lo rende ideale per scansionare superfici microscopiche in modo libero. Il robot può adattarsi naturalmente a un ambiente in cambiamento. Inoltre, utilizza lenti magnetiche per produrre immagini ad alta risoluzione che possono essere utilizzate in più applicazioni. Questo robot potrebbe un giorno essere utilizzato per monitorare i progressi dei microrobot e altro.

Futuro dei Microbot

Il futuro della robotica a microscala sembra luminoso, con l’intelligenza artificiale e altre tecnologie che svolgono un ruolo sempre più importante e guidano l’innovazione. Nel futuro, la robotica a nano e microscala diventerà parte della vita quotidiana. Questi piccoli lavoratori potrebbero eseguire compiti come scan di sicurezza, riparazione, manutenzione e altro.

La nanotecnologia è in ascesa e l’introduzione di dispositivi autoalimentati ha aperto la porta a nuovi casi d’uso. Ci sono mini-robot che si alimentano dell’elettricità statica o di altre opzioni facilmente disponibili. Questi sviluppi rendono possibile utilizzare i microbot per aiutare a combattere i batteri in nuovi e vantaggiosi luoghi. Pertanto, il campo dei microrobot è uno da tenere d’occhio.

I Microbot Possono Salvare Vite

Questo sviluppo ha il potenziale di salvare milioni di vite nel e fuori dall’oceano nei prossimi anni. La soluzione all’inquinamento non è una risposta semplice. Invece, il mondo deve esaminare tutte le opzioni disponibili e combinare quelle che hanno senso. I sistemi di purificazione dell’acqua a microrobot offrono vantaggi unici che li rendono degni di essere esplorati.

La combinazione di questi sforzi con l’energia sostenibile e la riduzione dell’inquinamento è la chiave del successo. Insieme, questo approccio multifacético potrebbe essere ciò di cui c’è bisogno per invertire la tendenza dell’inquinamento. Per ora, i ricercatori stanno lavorando giorno e notte per cercare soluzioni.

Un Oceano più Pulito è Meglio per Tutti

Utilizzare i microbot per combattere l’inquinamento a scala nanometrica ha senso per molte ragioni. Innanzitutto, sono dimensionati correttamente per svolgere il lavoro. Queste unità microscopiche possono fare molto quando lavorano in sciami, e quando accoppiate con altre tecnologie come l’intelligenza artificiale, il blockchain e l’IoT, i risultati diventano facilmente tracciabili in tutto il mondo. Per queste ragioni e molte altre, questo progetto ha molto potenziale.

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