Enjambres de nanorrobots dotados de «manos» capturan y eliminan microplásticos y bacterias del agua

Enjambres de diminutos nanorrobots con «manos» programados podrían ser la solución para eliminar microplásticos y bacterias en el agua, un problema de contaminación  actual muy presente en los medios acuáticos.

Pero tranquilos todos, no los veremos ni nos incordiarán, ya que su tamaño imperceptible, unos 2,8 micrómetros de diámetro, hace que su futura labor pase inadvertida al ojo humano y serán seguramente utilizados para sistemas de purificación de agua «en el mundo real donde las muestras de agua contaminada suelen contener varios tipos de contaminantes», según describen sus creadores.

Hablamos de enjambres de nanorrobots que capturan los microplásticos que no sólo contaminan las aguas, sino que atraen bacterias, entre ellas algunas que causan enfermedades, pero pueden ser capturados de una sola vez por enjambres de robots diminutos con capacidad para autoorganizarse y que han sido probados en laboratorio.

La utilización de nanorrobots es un método novedoso que ya se utiliza de forma más extendida en ciertas aplicaciones médicas en el sector de la salud, pero lo novedoso de este estudio es su utilización para dar solución a un problema ambiental.

Microplásticos y bacterias

Los microplásticos, pequeños fragmentos de desechos plásticos que a menudo miden menos de 5 milímetros, generalmente se originan a partir de la degradación de desechos plásticos más grandes y del desprendimiento de microfibras de los textiles.

Estas partículas están omnipresentes en los ambientes acuáticos, lo que plantea riesgos ecológicos debido a su posible ingestión por organismos marinos y su posterior entrada a la cadena alimentaria, lo que posiblemente impacte los ecosistemas marinos y la salud humana.

La revista ACS Nano ha publicado un estudio liderado por la Universidad de Tecnología de Brno (República Checa) en el que se describe el funcionamiento de los nanorrobots en el que se adelanta que este avance supone un nuevo enfoque prometedor para eliminar los plásticos y las bacterias del agua.

Control magnético

Desde el estudio se describe que este enjambre de «microrrobots controlados magnéticamente que poseen manos secuestrantes poliméricas que recubren un núcleo magnético».

La programación de estos mecanismos se consigue «bajo la influencia de campos magnéticos externos, las perlas magnéticas funcionalizadas se autoensamblan dinámicamente a partir de micropartículas individuales en planos giratorios bien definidos de diversas dimensiones, lo que permite modular su velocidad de propulsión y exhibir un movimiento colectivo», describen sus creadores.

Los robots, que funcionan imitando enjambres naturales, como los bancos de peces, se construyeron vinculando hebras de un polímero cargado positivamente a micropartículas magnéticas, que solo se mueven cuando se exponen a un campo magnético.

Poliestireno fluorescente

En experimentos de laboratorio, el equipo replicó microplásticos y bacterias tal y como ocurre en el medioambiente agregando perlas de poliestireno fluorescentes de un micrómetro de ancho, y bacterias Pseudomonas aeruginosa, que pueden causar neumonía y otras infecciones, nadando activamente en un tanque de agua.

Una vez que los robots estaban en el tanque de agua, se les expuso a un campo magnético giratorio durante 30 minutos, encendiéndolo y apagándolo cada 10 segundos.

Una concentración de robots de 7,5 miligramos por mililitro, la más densa de las cuatro concentraciones probadas, capturó aproximadamente el 80% de las bacterias.

Imanes y ultrasonidos

En esta misma concentración, la cantidad de perlas de plástico libres disminuyó gradualmente, a medida que fueron atraídas por los microrrobots. Posteriormente, los investigadores ensamblaron los robots con un imán permanente y utilizaron ultrasonidos para desprender las bacterias adheridas a ellos, que fueron eliminadas con luz ultravioleta.

Una vez descontaminados, los robots fueron reutilizados y siguieron recogieron plástico y microbios, aunque en cantidades más pequeñas.

Los investigadores describen que estos enjambres de nanorrobots móviles pueden capturar activamente bacterias que nadan libremente y microplásticos dispersos «sobre la marcha», limpiando así los ambientes acuáticos.

Nanorrobots reciclables

A diferencia de los métodos convencionales, estos microrrobots pueden recolectarse de los medios complejos y liberar los contaminantes capturados en un segundo recipiente de manera controlable, es decir, mediante ultrasonidos, ofreciendo una solución sostenible para su uso repetido en procesos de descontaminación.

Además, el agua residual se somete a irradiación UV para eliminar las bacterias restantes, proporcionando una solución de limpieza integral.

Además, este estudio, que muestra un diseño de microrrobot enjambre para procesos de descontaminación de agua, también analiza la posibilidad de reutilización de estos mecanismos de descontaminación, aumentando significativamente mediante su reutilización.

El estudio presenta un procedimiento detallado de pasos secuenciales en el reciclaje de los nanorrobots para ciclos sucesivos, garantizando al mismo tiempo la eliminación completa de las bacterias del agua residual.