微型机器人游入海洋 捕捉微塑料和细菌

微型机器人游入海洋 捕捉微塑料和细菌 访问:Saily - 使用eSIM实现手机全球数据漫游 安全可靠 源自NordVPN 观看它们成群结队下水工作的视频:据《ACS Nano》杂志报道,研究人员制造出了微小的磁珠,它们能在受污染的水中成群飞舞,捕捉微塑料和细菌等污染物。微塑料的尺寸为 5 毫米或更小,这给塑料污染问题增添了另一个层面,因为动物可以吃这些微塑料,从而可能受到伤害,或将微粒带入食物链,最终进入人类体内。到目前为止,人们还不完全了解微塑料对人类健康的影响。然而,微塑料本身并不是唯一令人担忧的问题。这些碎片会吸引细菌,包括病原体,这些细菌也会被摄入。为了同时清除水中的微生物和塑料,马丁-普梅拉及其同事转而使用微型机器人系统,该系统由许多小部件组成,模仿自然界的鱼群(如鱼群)协同工作。为了清洁水源,研究人员设计了成群的微小球形机器人,它们可以收集细菌和小块塑料。资料来源:美国化学学会为了制造这种机器人,研究小组将带正电荷的聚合物股与磁性微粒连接起来,磁性微粒只有在暴露于磁场时才会移动。从磁珠表面辐射出来的聚合物链既能吸引塑料,也能吸引微生物。单个成品机器人的直径为 2.8 微米。当暴露在旋转磁场中时,机器人就会聚集在一起。研究人员发现,通过调整自组织成扁平集群的机器人数量,他们可以改变蜂群的运动和速度。为了清洁水源,研究人员设计了成群的微小球形机器人(浅黄色),它们可以收集细菌(绿色)和小块塑料(灰色)。来源:改编自 ACS Nano 2024,DOI: 10.1021/acsnano.4c02115在实验室实验中,研究小组通过在水箱中加入荧光聚苯乙烯珠(1 微米宽)和活跃游动的铜绿假单胞菌(可引起肺炎和其他感染),复制了环境中的微塑料和细菌。接下来,研究人员在水箱中加入微型机器人,并将其置于旋转磁场中 30 分钟,每 10 秒钟开关一次。机器人的浓度为每毫升 7.5 毫克,这是测试的四种浓度中最密集的一种,捕获了大约 80% 的细菌。同时,在相同的浓度下,游离塑料珠的数量也逐渐减少,因为它们被吸引到了微型机器人上。随后,研究人员用永久磁铁收集机器人,并使用超声波将附着在机器人上的细菌分离出来。然后,他们将去除的微生物暴露在紫外线辐射下,完成了消毒。当再次使用时,经过消毒的机器人仍能拾取塑料和微生物,尽管两者的数量都较少。研究人员指出,这种微型机器人系统为清除水中的塑料和细菌提供了一种很有前景的方法。编译来源:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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南洋理工大学研究人员发明人造"蠕虫肠道"吞噬塑料垃圾 南洋理工大学的科学家们用不同的塑料食物喂养蠕虫,并从它们的肠道中提取微生物组,将它们放在烧瓶中培养,形成人工"蠕虫肠道"。图片来源:新加坡国立大学南洋理工大学土木与环境工程学院(CEE)和新加坡环境生命科学工程中心(SCELSE)的研究人员通过用塑料喂养蠕虫并培养其内脏中的微生物,展示了一种加速塑料生物降解的新方法。先前的研究表明,面包虫 - 通常作为宠物食品出售、因其营养价值而被称为"超级蠕虫"的黑甲虫的幼虫能够以塑料为食而存活,因为其肠道中含有能够分解常见类型塑料的细菌。然而,由于进食和虫体维持的速度较慢,将它们用于塑料处理一直不切实际。现在,南洋理工大学的科学家们展示了一种克服这些挑战的方法,他们分离出蠕虫的肠道细菌,利用它们来完成这项工作,而无需大规模繁殖蠕虫。(左起)南洋理工大学研究团队成员包括研究员 Sakcham Bairoliya 博士、曹斌副教授和研究员 Liu Yinan 博士。资料来源:新加坡国立大学南洋理工大学电子工程学院副教授、南洋环境科学与工程学院首席研究员曹斌说:"一只蠕虫一生只能消耗几毫克的塑料,因此可以想象,如果我们要依靠它们来处理塑料垃圾,需要多少蠕虫。我们的方法将蠕虫从等式中剔除,从而消除了这种需求。我们的重点是提高蠕虫肠道中有用微生物的数量,并建立一个能够有效分解塑料的人工'蠕虫肠道'"。这项研究最近发表在《国际环境》杂志上,与南洋理工大学 2025 五年战略计划中促进创新并将研究成果转化为造福社会的实际解决方案的承诺相一致。开发人造蠕虫肠道为了开发他们的方法,南洋理工大学的科学家们给三组超级蠕虫喂食了不同的塑料食物高密度聚乙烯(HDPE)、聚丙烯(PP)和聚苯乙烯(PS)为期 30 天。对照组喂食燕麦片。北大科学家之所以选择这些塑料,是因为它们是世界上最常见的塑料之一,用于食品盒和洗涤剂瓶等日常用品。高密度聚乙烯是一种以抗冲击性强、不易分解而著称的塑料。在这些蠕虫内脏中发现的细菌可以分解塑料。资料来源:南洋理工大学在给蠕虫喂食塑料后,科学家从它们的肠道中提取了微生物组,并将它们放在装有合成营养物和不同类型塑料的烧瓶中培养,形成了人工"蠕虫肠道"。在室温下,让微生物组在烧瓶中生长六周。增加塑料降解细菌科学家们发现,与对照组相比,装有喂食塑料的蠕虫肠道微生物群的烧瓶中,塑料降解菌显著增加。此外,与直接喂给蠕虫的塑料上的微生物相比,在烧瓶中塑料上定植的微生物群落更简单,更适合特定类型的塑料。当微生物群落更简单且针对特定类型的塑料时,在实际应用中就有可能更有效地降解塑料。该研究的第一作者、中欧和东欧环境与工程学院研究员刘一楠博士说:"我们的研究是首次成功尝试从喂食塑料的蠕虫肠道微生物组中培养塑料相关细菌群落。通过将肠道微生物组置于特定条件下,我们能够提高人工'蠕虫肠道'中塑料降解细菌的丰度,这表明我们的方法是稳定的,可以大规模复制。"研究人员说,他们的概念验证为开发利用蠕虫肠道微生物群处理塑料垃圾的生物技术方法奠定了基础。下一步,研究人员希望了解超级蠕虫肠道中的细菌如何在分子水平上分解塑料。了解这一机制将有助于科学家们在未来设计塑料降解细菌群落,从而高效地分解塑料。编译自:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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