研究人員開發的微型機器人能夠清除水中的微塑膠和細菌，從而解決水生環境污染和疾病傳播的雙重威脅。當舊的食品包裝、廢棄的兒童玩具和其他管理不善的塑膠垃圾分解成微塑膠時，它們就更難從海洋和水道中清除。這些微小的塑膠碎片也會吸引細菌，包括那些會致病的細菌。在《ACS Nano》的一項研究中，研究人員描述了成群的微型機器人（microrobots）從水中捕捉塑膠碎片和細菌。之後，這些機器人被淨化並重新使用。

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根據《ACS Nano》雜誌報導，研究人員製造出了微小的磁珠，它們能在受污染的水中成群飛舞，捕捉微塑膠和細菌等污染物。

微塑膠的尺寸為5 毫米或更小，這為塑膠污染問題增添了另一個層面，因為動物可以吃這些微塑料，從而可能受到傷害，或將微粒帶入食物鏈，最終進入人類體內。到目前為止，人們還不完全了解微塑膠對人類健康的影響。

然而，微塑膠本身並不是唯一令人擔憂的問題。這些碎片會吸引細菌，包括病原體，這些細菌也會被攝入。為了同時清除水中的微生物和塑料，馬丁-普梅拉及其同事轉而使用微型機器人系統，該系統由許多小部件組成，模仿自然界的魚群（如魚群）協同工作。

為了清潔水源，研究人員設計了成群的微小球形機器人，它們可以收集細菌和小塊塑膠。資料來源：美國化學學會

為了製造這種機器人，研究小組將帶正電荷的聚合物股與磁性微粒連接起來，磁性微粒只有在暴露於磁場時才會移動。從磁珠表面輻射出來的聚合物鏈既能吸引塑料，也能吸引微生物。單一成品機器人的直徑為2.8 微米。

當暴露在旋轉磁場中時，機器人就會聚集在一起。研究人員發現，透過調整自組織成扁平集群的機器人數量，他們可以改變蜂群的移動和速度。

為了清潔水源，研究人員設計了成群的微小球形機器人（淺黃色），它們可以收集細菌（綠色）和小塊塑膠（灰色）。資料來源：改編自ACS Nano 2024，DOI: 10.1021/acsnano.4c02115

在實驗室實驗中，研究團隊透過在水箱中加入螢光聚苯乙烯珠（1 微米寬）和活躍遊動的銅綠假單胞菌（可引起肺炎和其他感染），複製了環境中的微塑膠和細菌。

接下來，研究人員在水箱中加入微型機器人，並將其置於旋轉磁場中30 分鐘，每10 秒鐘開關一次。機器人的濃度為每毫升7.5 毫克，這是測試的四種濃度中最密集的一種，捕獲了大約80% 的細菌。同時，在相同的濃度下，遊離塑膠珠的數量也逐漸減少，因為它們被吸引到了微型機器人。

隨後，研究人員用永久磁鐵收集機器人，並使用超音波將附著在機器人上的細菌分離出來。然後，他們將去除的微生物暴露在紫外線輻射下，完成了消毒。當再次使用時，經過消毒的機器人仍能拾取塑膠和微生物，儘管兩者的數量都較少。研究人員指出，這種微型機器人系統為清除水中的塑膠和細菌提供了一個很有前景的方法。

編譯來源：ScitechDaily