Plastový odpad čoraz viac znečisťuje naše oceány a vodné cesty. Keď sa plasty v prostredí rozkladajú, fragmentujú sa na malé kúsky známe ako mikroplasty a nanoplasty. Mikroplasty sú plastové častice s veľkosťou do 5 mm, zatiaľ čo nanoplasty sú menšie ako 1 mikrón. Tieto nepatrné plastové úlomky pochádzajú z degradácie väčších plastových výrobkov, ako aj z mikroguľôčok a vlákien uvoľnených pri praní syntetických textílií.

Ich malá veľkosť umožňuje mikroplastom a nanoplastom ľahko vstúpiť do potravinových reťazcov. Vodné organizmy ich môžu prehltnúť, čo má za následok tráviace problémy alebo falošné pocity nasýtenia, ktoré môžu viesť k hladovaniu. Veľký povrch mikroplastov im tiež umožňuje absorbovať toxíny a chemikálie z prostredia. Tieto škodlivé zlúčeniny sa môžu bioakumulovať v potravinovej sieti a nakoniec sa dostanú k ľuďom, ktorí konzumujú morské plody.

Mikroplasty a nanoplasty suspendované vo vode sa ťažko odstraňujú konvenčnými metódami, ako je filtrácia. Ich malá veľkosť im umožňuje jednoducho prejsť cez bežné filtračné póry a medzery. Na aktívne vyhľadávanie a zachytávanie plastových častíc z kontaminovaných miest sú potrebné nové riešenia.

Teraz výskumníci vymysleli ekologické riešenie – mikroskopické roboty vyrobené z buniek rias, ktoré dokážu aktívne vyhľadávať a zachytávať plastové častice, keď sú ovládané magnetickými poľami.

Bunky rias boli vybrané ako štrukturálny základ pre MAR kvôli ich prirodzenému negatívnemu povrchovému náboju, vďaka ktorému interagujú elektrostaticky s kladne nabitými plastmi. Pripojením kladne nabitých nanočastíc oxidu železitého na vonkajšiu stranu rias boli výskumníci schopní riadiť a ovládať MAR pomocou rotujúcich magnetických polí, čo umožnilo presné nasmerovanie robotov, aby aktívne lovili mikroplastovú korisť.

MAR boli schopné zachytiť polystyrénové mikroplasty aj nanočastice s viac ako 90% účinnosťou prostredníctvom kombinovanej elektromagnetickej príťažlivosti a presnej lokomócie. Ich malá bio-robotická veľkosť im umožňuje využiť malé elektrostatické sily na prichytenie sa dokonca aj na plastové podstielky v nanorozmeroch, keď plávajú okolo pod magnetickým smerom. Naproti tomu predchádzajúce roboty na zachytávanie mikroplastov vyrobené z anorganických materiálov sa často spoliehajú na menej efektívny pasívny Brownov pohyb.

Ďalšou kľúčovou výhodou MAR je, že sú vyrobené z prirodzene sa vyskytujúcich a biologicky odbúrateľných biologických materiálov, čím sa vyhýbajú drahým alebo toxickým zložkám. Konvenčná mikrorobotika často vyžaduje na výrobu vzácne prvky, ako je zlato alebo platina. MAR na báze rias sa môžu tiež replikovať, čo umožňuje jednoduché a lacné škálovanie technológie.

Testy ukázali, že MAR vykazujú minimálnu toxicitu z „jadier“ nanočastíc oxidu železa a môžu dokonca vykazovať zvýšenú replikáciu s nízkymi koncentráciami nanočastíc – fenomén nazývaný horméza. Nanočastice tiež zostali prichytené k riasam počas plastového zachytávania, čím sa zabránilo sekundárnej nano-kontaminácii prostredia.

Po zozbieraní mikroplastov a nanoplastov bol tím schopný magneticky oddeliť MAR a uvoľniť plastové častice na likvidáciu. MAR by sa mohli opätovne použiť aspoň na 5 opakovaných cyklov zachytávania s malou stratou účinnosti. Pri testovaní v skutočných environmentálnych vodách, ako je voda z vodovodu a jazerná voda, a nie iba čisté laboratórne vzorky, roboty na riasy stále dosahovali vyššiu účinnosť odstraňovania ako 80 %.

„Zavedené biohybridné mikroroboty pochádzajúce z prirodzene existujúcich mikrorias integrovaných s magnetickými nanočasticami oxidu železa majú značný prísľub na riešenie environmentálnych problémov spojených s mikro/nanoplastami udržateľným a nákladovo efektívnym spôsobom,“ uzavreli výskumníci.

Práca demonštruje nový „zelený“ prístup k environmentálnej mikrorobotike s použitím iba biologicky odbúrateľných materiálov získaných zo živých organizmov. Aj keď sú lovci plastov na báze mikrorias ešte v počiatočnom štádiu, mohli by ponúknuť škálovateľné riešenie na zníženie znečistenia mikroplastami vo vodných cestách a oceánoch.

Zdroj: www.nanowerk.com