Международный коллектив исследователей разработал магнитных нанороботов, способных избирательно захватывать частицы микропластика и клетки бактерий и извлекать их из очищаемой воды. Результаты первых опытов с этими наноустройствами были опубликованы в статье в научном журнале ACS Nano.

«Добавление этих магнитных роботов в жидкую среду в концентрации 7,5 миллиграмма на миллилитр позволяет удалить из воды до 80 % бактерий, если воздействовать на нее при помощи вращающихся магнитных полей на протяжении получаса. Вместе с бактериями частицы также извлекают из воды и частицы микропластика, что дополнительно способствует ее очистке», — пишут исследователи.

Данные нанороботы были разработаны группой европейских, китайских и южнокорейских химиков под руководством профессора Остравского университета (Чехия) Мартина Пумеры. Они представляют собой микроскопические частицы из полимерного материала, внутри которого присутствуют частицы маггемита и магнетита, двух «магнитных» форм оксида железа. Эти структуры покрыты особым полимером из класса метилакриламидов.

Как объясняют исследователи, нити этого полимера способны активно соединяться с молекулами на поверхности частиц микропластика, а также на поверхности оболочек большого числа бактерий. Это позволяет использовать покрытые ими частицы для захвата микробов и фрагментов пластикового мусора и их извлечения из воды при помощи мощных постоянных или переменных магнитов.

Ученые проследили за реакцией этих наноструктур на магнитные поля и разработали подход, позволяющий использовать магниты для распределения этих частиц по толще очищаемой воды и управления их перемещениями. Работу этих роботов ученые проверили, поместив небольшие количества этих наномашин в воду, загрязненную микрочастицами полистирола и содержащую в себе клетки синегнойной палочки.

Последующие опыты показали, что нанороботы в достаточно высоких концентрациях извлекали до 80 % микробов из очищаемой воды, а также значительное количество пластиковых частиц всего за полчаса обработки. При этом ученые обнаружили, что пластик и клетки бактерий можно было легко удалить с поверхности магнитных роботов при помощи ультразвука. Это позволяет многократно использовать их для очистки воды от пластика и потенциально опасных микробов, подытожили профессор Пумера и его коллеги.

За последние десятилетия ученые обнаружили огромное количество частиц пластикового мусора и микропластика не только в реках и озерах, но и во многих удаленных регионах Мирового океана, где возникли гигантские «мусорные пятна». Частицы пластикового мусора были недавно найдены на дне Марианской впадины и на вершине горы Эверест, куда они были занесены ветром, осадками и глубинными течениями. Загрязнение ими природы вызывает нарастающее беспокойство у экологов и медиков.