ابتكار رائد واعد.. روبوتات قناديل البحر

 ويمتلك هذا البحث القدرة على إحداث ثورة في أنظمة توصيل الأدوية والتلاعب بالسوائل في أجهزة المختبر، وفق موقع "إنترستينغ إنجينيرينغ".


وعلى عكس الروبوتات التقليدية، ليس من السهل تجهيز الروبوتات الناعمة المصغرة بمحركات وأجهزة استشعار على متنها للحركة والتحكم.
والتحكم المستقل في الروبوتات المصغرة المتعددة أمر صعب حيث تتلقى جميع الروبوتات المغناطيسية نفس مدخلات التحكم في مجال خارجي واحد.

قطرات وهلام

وطور روبوتات قناديل البحر هذه، فريق بقيادة Mengmeng Sun في معهد ماكس بلانك للأنظمة الذكية في ألمانيا، من مكونين رئيسيين: قطرات السائل المغناطيسي وقشرة هلامية مائية.
والسوائل المغناطيسية هي مواد تتكون من جسيمات نانوية مغناطيسية معلقة في الزيت، وتسمح خصائصها الفريدة بالتلاعب بها بواسطة المغناطيس والضوء.
وأكد الباحثون: "نحن نقدم استراتيجية تشغيل ثنائية النمط، تدمج المجالات المغناطيسية والبصرية، للتوجيه ثلاثي الأبعاد عن بعد وقابل للبرمجة للقطرات السائلة المغناطيسية الفردية ومجموعات القطرات، ويكمن السر وراء قدرة هذه الروبوتات على المناورة بشكل ملحوظ في رد فعلها الفريد للضوء، فعند تعرضها للضوء، تسخن قطرات السائل المغناطيسي داخل قشرة الهيدروجيل، ويتسبب هذا التسخين في تمدد فقاعات صغيرة داخل القطرات، مما يزيد من الطفو الكلي للروبوت وتمكينه من الطفو إلى الأعلى".

تطبيقات هامة متعددة

ولاختبار قدرات هذه الروبوتات الناعمة، قام الباحثون ببناء مسار عوائق تحت الماء داخل خزان مياه، وتضمن المسار منصات مختلفة موضوعة على ارتفاعات مختلفة، تحاكي التحديات الواقعية التي قد تواجهها هذه الروبوتات.
 تم توجيه روبوتات قنديل البحر عبر المسار، مما يدل على قدرتها على التنقل في بيئات معقدة تحت الماء، وقال الباحثون: "إن التحكم في القطرات أمر بالغ الأهمية في العديد من التطبيقات العملية، التي تمتد إلى المجالات الطبية الحيوية، والتفاعلات الكيميائية، والتنظيم الحراري، وحصاد المياه، والإلكترونيات".
تقدم هذه النتائج استراتيجية فعالة للتلاعب بالقطرات، وتوسيع قدرات الروبوتات القائمة على القطرات في البحوث المستقبلية والتطبيقات الواسعة النطاق.

أسراب في جسم الإنسان

ويتصور حامد مرفي، الباحث في جامعة ولاية أريزونا، مستقبلًا حيث يتم نشر أسراب من روبوتات قنديل البحر هذه داخل جسم الإنسان، ويمكن لهذه الروبوتات توصيل الأدوية بدقة غير مسبوقة، واستهداف أنسجة محددة، أو حتى إجراء عمليات جراحية طفيفة التوغل.
ويعزز استخدام غلاف هيدروجيل قدراتها بشكل أكبر، حيث يمكن التحكم في كل من قطرة السائل المغناطيسي والهيدروجيل بشكل مستقل بواسطة الضوء، مما يسمح بحركات معقدة وتحكم دقيق.
ومع ذلك، لا تزال هناك عقبات كبيرة قبل أن تصبح مثل هذه التطبيقات الطبية حقيقة واقعة، ومن بين المخاوف الرئيسية سلامة تناول السوائل المغناطيسية، وهناك حاجة إلى بحث مكثف لتحديد المخاطر المحتملة والآثار طويلة المدى لإدخال هذه المواد إلى جسم الإنسان.
ويعمل فريق البحث على معالجة التحديات، فهم يستكشفون مصادر ضوء بديلة، مثل الألياف الضوئية، التي يمكن استخدامها للتحكم في الروبوتات داخل الجسم، وسيؤدي هذا إلى القضاء على الحاجة إلى الليزر الخارجي وجعل التكنولوجيا أكثر ملاءمة للتطبيقات الطبية.