A medida que los contenedores de alimentos viejos, los juguetes infantiles desechados y otros desechos plásticos mal gestionados se descomponen en microplásticos, se vuelve más difícil limpiarlos de nuestros océanos y vías fluviales. Estos pequeños trozos de plástico también atraen bacterias, incluidas aquellas que causan enfermedades. Los investigadores están recurriendo a pequeños robots en busca de ayuda.

En un estudio en ACS Nano, una publicación de la Sociedad Química Estadounidense, los investigadores describen enjambres de microrobots que capturaron trozos de plástico y bacterias del agua. Luego, los microrobots fueron desinfectados y reutilizados. Puedes ver un vídeo de ellos pululando en la parte superior de la página.

Los microplásticos, que miden 5 milímetros o menos, añaden otra dimensión al problema de la contaminación plástica porque los animales pueden comerlos, lo que podría dañarlos o pasar las partículas a la cadena alimentaria que termina en los humanos. Hasta ahora, no se comprenden completamente los efectos sobre la salud de las personas. Sin embargo, los microplásticos en sí no son la única preocupación.

Estas piezas atraen bacterias, incluidos patógenos, que también pueden ser ingeridas. Para eliminar microbios y plástico del agua simultáneamente, Martin Pomera y sus colegas recurrieron a sistemas robóticos microscópicos, compuestos por muchos componentes pequeños que funcionan de forma cooperativa, para imitar enjambres naturales, como bancos de peces.

La microfotografía muestra los microrobots (amarillo) junto con las bacterias atrapadas (verde) y pequeños trozos de plástico (blanco). | Crédito: ACS Nano

Para construir los microrobots, el equipo unió hebras de polímero cargadas positivamente a pequeñas partículas magnéticas, que se mueven sólo cuando se exponen a un campo magnético. Los hilos de polímero que irradian desde la superficie de las perlas atraen plásticos y microbios. Los productos finales, los robots individuales, tienen un diámetro de 2,8 micrómetros. Cuando se expusieron a un campo magnético giratorio, los robots se apiñaron. Al ajustar la cantidad de robots que se organizaban en grupos planos, los investigadores descubrieron que podían cambiar el movimiento y la velocidad del enjambre.

En experimentos de laboratorio, el equipo replicó microplásticos y bacterias en el medio ambiente agregando perlas de poliestireno fluorescentes (1 micrómetro de ancho) y nadando activamente en un tanque de agua la bacteria Pseudomonas aeruginosa, que puede causar neumonía y otras infecciones. Luego, los investigadores agregaron pequeños robots al tanque y los expusieron a un campo magnético giratorio durante 30 minutos, encendiéndolo y apagándolo cada 10 segundos.

La concentración del robot de 7,5 miligramos por mililitro, la más densa de las cuatro concentraciones probadas, capturó casi el 80% de las bacterias. Mientras tanto, a la misma concentración, la cantidad de perlas de plástico libres también disminuyó gradualmente a medida que fueron atraídas hacia los microrobots.

A continuación, los investigadores combinaron los robots con imanes permanentes y utilizaron ultrasonido para separar las bacterias adheridas a ellos. Luego expusieron los microbios eliminados a luz ultravioleta para completar el proceso de desinfección. Cuando se reutilizan, los robots desinfectados aún recogen plástico y microbios, aunque en cantidades más pequeñas de ambos.

Este sistema microrobótico ofrece una forma prometedora de eliminar el plástico y las bacterias del agua. Los investigadores dijeron.