生物混合微型机器人可以去除水生环境中的微米和纳米塑料

在过去的几十年里，海洋、河流和地球上的其他水体受到越来越严重的污染，这威胁着许多水生物种的生存。这种污染有多种形式，包括所谓的微米和纳米塑料的扩散。

正如其名称所示，微米和纳米塑料是有害的微小颗粒，源自释放到水中的塑料废物的分解。人们发现这些颗粒会破坏水生生态系统，例如，延迟生物体的生长、减少其食物摄入量以及破坏鱼类栖息地。

设计有效的技术来有效去除这些微小颗粒至关重要，因为它有助于保护濒危物种及其自然环境。这些技术应经过精心设计，以防止进一步的污染和破坏;因此，它们应该以环保材料为基础。

捷克布尔诺理工大学和门德大学的研究人员最近开发了生物混合微型机器人，可以从污染水中去除微米和纳米塑料，而不会造成进一步的污染。这些机器人发表在《先进功能材料》上的一篇论文中，将生物材料(特别是藻类)与响应外部磁场的环保材料结合在一起。

“我们研究小组的成员一直在研究使用多层TiO2微型机器人来捕获纳米塑料，”该论文的合著者XiaPeng告诉Phys.org。“最初提出的方法涉及加入贵金属，例如Pt，以促进推进，从而导致成本上升和与微型机器人相关的潜在危险。为了解决这个问题，我们一直在探索用更经济、更容易批量生产的替代品。”

研究人员最近一直在尝试为他们的机器人寻找更实惠、更环保的材料，以克服他们之前工作中遇到的挑战。彭特别开始探索使用藻类细胞的可能性，这种细胞可以很容易地引入海洋环境而不对其造成损害。

“我们创造的新型机器人被称为磁藻机器人(MAR)，由藻类和环保的磁性纳米粒子组合而成，”彭解释道。

“这些机器人在外部磁场的影响下运行，能够精确控制它们的运动。MAR的负表面电荷归因于藻类细胞表面-COOH基团的存在。相比之下，所选的微/纳米塑料表面带有正电荷。这种正负相互作用有利于静电吸引，从而促进MAR对微/纳米塑料的靶向捕获和去除。”

研究人员创造的机器人的独特组成使它们既无污染又对外部施加的磁场做出响应。这可以让他们从水生环境中可持续地回收纳米和微米尺寸的塑料颗粒。

彭和她的同事通过一系列测试评估了他们的微型机器人，发现它们取得了显着的成果。事实上，它们可以进行高精度的远程控制，去除它们所在的水箱中最微小的塑料颗粒。

彭说：“我们的微型机器人表现出了卓越的去除效率，对纳米塑料的去除率达到了92%，对微塑料的去除率达到了70%。”“未来，它们可以作为一种有前途的工具，积极消除水体中的塑料污染，为环境修复工作做出贡献，并减轻塑料废物对水生生态系统的影响。”

未来，该研究团队开发的MAR可以在海洋和其他水体中进行测试和部署，可能有助于去除有毒塑料残留物。值得注意的是，这些机器人是使用负担得起的材料和可扩展的制造工艺制成的，因此它们可能是解决水生环境污染的一种经济高效的技术。

彭补充道：“我们的机器人有可能减少目前用于塑料废物清除的资源密集型和昂贵策略的需求。”

“进一步的研究可以集中于调查MAR与水生生态系统的生物相容性，并评估对非目标生物的潜在影响，这对于理解其部署对环境的影响至关重要。此外，我还想研究MAR如何补充或整合其他技术，例如实时监测塑料浓度的传感器。”