清除塑膠微粒、細菌 微型機器人面世

針對塑膠微粒所造成的環境和健康問題，歐洲科學家發明圓球形、磁驅動聚合物微型機器人，清理塑膠微粒和細菌。

日常使用的塑膠製品，包括食品包裝、兒童玩具等，處理不當時，容易分裂成5公釐（mm）或更小的塑膠微粒，會吸附重金屬並釋出有毒化學物質，極易被動物和植物吸收，當人們吃了這些動植物後，身體會累積部分物質。

研究顯示，塑膠微粒會對人體消化、呼吸、內分泌、生殖和免疫等系統，產生負面影響，同時干擾人體荷爾蒙的產生、釋放、傳輸和代謝等。還有研究發現，塑膠微粒會吸引細菌和病原體，而這些有害的病原體可能被動物和人類攝入。

布爾諾理工大學中歐理工學院科學家，研發利用磁性微型機器人清理塑膠微粒和微生物，這種機器人清洗後可重複使用。這項研究成果已發表在《美國化學學會》期刊。

研究論文主要作者馬丁·普梅拉（Martin Pumera）和同事，為了同時去除水中微生物和塑膠微粒，讓微型機器人系統模仿自然群體，如魚群聚集和變換。這些圓球形微型機器人在外部磁場影響下，可以集體移動捕獲自由游動的細菌和分散的塑膠微粒，達到清潔水生環境目的。

研究團隊首先將陽離子聚合物（二甲胺基丙基丙烯酰胺），整合到直徑4微米（μm）的微型機器人上，並透過靜電力增強它們與細菌的相互作用，使它們長出擁有磁芯聚合物的「觸手」，提高它們的捕獲率。

這次使用的陽離子聚合物，是預防和治療細菌感染的藥物，能夠破壞細菌的細胞膜使其死亡，特別是對革蘭氏陰性細菌（大腸桿菌）有效。如果對陽離子聚合物增加靜電，會增強它與細菌結合（破壞）能力。

接著，研究人員將微型機器人放到含有綠膿桿菌、塑膠微粒的容器中，用磁場控制它們，使它們變成鏈條狀、平面和團簇等多種型態，捕獲細菌、塑膠微粒。

當這些機器人捕捉汙染物後，會被引導到另一個乾淨容器中，並用超音波將它們與細菌或塑膠微粒澈底分離，再對容器進行紫外線消毒，最後把清過的乾淨水排出。

他們對水做含菌量檢驗。結果顯示，這些經過微型機器人操作30分鐘後的水，細菌含量明顯減少。他們還發現，微型機器人在高濃度細菌溶液中，能捕獲大約80%的細菌，若在低濃度情況下，捕獲率降至21%。

研究團隊將磁性微型機器人，放置到含有直徑約1 μm的模擬塑膠微粒（螢光聚苯乙烯珠）和細菌汙染水中，進行30分鐘的處理，結果顯示，綠膿桿菌和塑膠微粒的殘留大減，且持續時間越長汙染物殘留越少。

研究人員表示，這項實驗證明一種能夠解決複雜水淨化的方案，不僅清潔效果良好，還可以重複利用。若改良陽離子聚合物，也可以捕捉其他種類細菌。◇