كشف باحثون في Istituto Italiano di Tecnologia (المعهد الإيطالي للتكنولوجيا) في جنوة، بالتعاون مع جامعة ترينتو، بتطوير أول روبوت للبذور قابل للتحلل الحيوي مطبوع ثلاثي الأبعاد، قادر على تغيير الشكل استجابة للرطوبة. الروبوت جزء من المشروع الأوروبي “I-Seed”.
البذور الاصطناعية قادرة على تحويل نفسها والتحرك في البيئة بشكل مستقل وقد تجد تطبيقات في مجالات مختلفة، من المراقبة البيئية إلى إعادة التشجير.
الهدف الرئيسي للمشروع الأوروبي I-Seed هو إنشاء روبوتات مبتكرة مستوحاة من بذور النباتات وقادرة على العمل كأجهزة استشعار لمراقبة معايير جودة التربة – بما في ذلك وجود الملوثات مثل الزئبق – ومقاييس الهواء، مثل مستويات ثاني أكسيد الكربون ودرجة الحرارة. ، والرطوبة. بدأ مشروع I-Seed في يناير 2021.
وأوضحت باربرا مازولاي، المدير المساعد للروبوتات في جامعة كاليفورنيا: “بدأت دراساتنا من مراقبة الطبيعة، بهدف تقليد استراتيجيات الكائنات الحية أو هياكلها وتكرارها في تقنيات الروبوتات ذات التأثير البيئي المنخفض من حيث الطاقة والتلوث”. IIT ومنسق مشروع I-Seed الممول من الاتحاد الأوروبي.
عندما تتوفر الظروف البيئية المناسبة، تنفصل بذور عائلة Gerianaceae من النباتات المزهرة، والتي تشمل نبات إبرة الراعي، عن النبات وتستغل خصائصها الاسترطابية (المنشطة بالرطوبة). وبعد الانفصال، يغير شكلها ويتحرك بشكل مستقل لاستكشاف التربة واختراقها، مما يزيد من فرصة الإنبات. ومن المثير للاهتمام أن هذه البذور تستغل الأنسجة الميتة القائمة على السليلوز والتي تفتقر إلى التمثيل الغذائي ويمكن أن تتشوه، مستغلة فقط التغيرات في الرطوبة البيئية.
من خلال تحليل البنية والميكانيكا الحيوية للبذور الطبيعية، قام الباحثون بتكرار تصميم البذور باستخدام والجمع بين تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد والغزل الكهربائي. لتحديد الحل الأفضل، تم اختبار مواد مختلفة ذات خصائص قابلة للتكيف مع التطبيق المطلوب، مثل المواد القادرة على امتصاص الرطوبة والتمدد، مثل بلورات السليلوز النانوية وأكسيد البولي إيثيلين، إلى جانب البوليمرات القابلة للتحلل واللدائن الحرارية المعتمدة على البولي كابرولاكتون.
وأضاف مازولاي: “مع هذا البحث الأخير، أثبتنا أيضًا أنه من الممكن إنشاء حلول مبتكرة لا تهدف فقط إلى مراقبة رفاهية كوكبنا، بل تفعل ذلك دون تغييره. “
“سيتم استخدام هذه الروبوتات القابلة للتحلل الحيوي والمستقلة للطاقة كأدوات لاسلكية خالية من البطاريات لاستكشاف التربة السطحية ومراقبتها. وأضاف لوكا تشيني، حاصل على درجة الدكتوراه: “لقد سمح لنا هذا النهج الحيوي بإنشاء أدوات منخفضة التكلفة يمكن استخدامها لجمع البيانات في الموقع بدقة مكانية وزمانية عالية، خاصة في المناطق النائية حيث لا تتوفر بيانات مراقبة”. طالب في IIT بالتعاون مع جامعة ترينتو والمؤلف الأول للدراسة
