Forskare vid Istituto Italiano di Tecnologia (IIT-Italian Institute of Technology) har i samarbete med University of Freiburg utvecklat en biohybridrobot, som består av en mjölbaserad kapsel skapad med hjälp av 3D-mikrotillverkningstekniker, och två naturliga bihang från havrefrukt som kan rör sig som svar på luftfuktigheten.
Den här nya enheten, som heter HybriBot, kan rymma naturliga frön från olika växter, och fungerar som en biologiskt nedbrytbar vektor för återplantering av skog. Forskargruppen har redan gjort positiva tester med tomat-, cikoria- och pilörtsfrön, de sistnämnda är en av binas favoritblommor, från vilka plantorna grodde. En patentansökan har lämnats in för uppfinningen.
HybriBot har beskrivits i en artikel publicerad i Advanced Materials; den är född inom ramen för det europeiska projektet i-Seed koordinerat av Barbara Mazzolai, Associate Director for Robotics vid IIT, och innovationsekosystemet RAISE (Robotics and AI for Socio-economic Empowerment).
Den första författaren till arbetet är Isabella Fiorello, som efter en forskningsperiod vid IIT i Mazzolais grupp, nu är Junior Principal Investigator vid Cluster of Excellence Living, Adaptive and Energy-autonomous Materials Systems (livMatS) vid University of Freiburg .
Uppfinningen representerar en ytterligare lösning som Bioinspired Soft Robotics-laboratoriet vid IIT, en pionjär inom robotik inspirerad av levande organismer, särskilt växter, har identifierat för att ta itu med problem relaterade till klimatförändringar, såsom behovet av återplantering av skog av stora områden och skyddet av biologisk mångfald.
Det konstgjorda systemet HybriBot kombinerar en naturlig komponent – havrefruktbihangen – med en konstgjord, som fungerar som ett transportkärl för frön och upprätthåller rörelse- och interaktionsförmågan med det naturliga exemplarets miljö.
Havrebihangen reagerar på närvaron av fukt med rörelser. De roterar, skär varandra och ackumulerar elastisk energi, som, när den släpps, flyttar kapseln. Deras rörelser fortsätter tills växten utan kontroll kryper in i en spricka i marken där den stannar och låter fröet gro. HybriBots rörelse stöds därför inte av batterier eller andra extra energikällor.
Den konstgjorda kapseln väger 60 mg, cirka 3 gånger den naturliga vikten. Den skapades genom att studera den naturliga kapseln och sedan genom att konstruera en form med hjälp av 3D-mikrotillverkningstekniker. Den konstgjorda kroppen tillverkades med mjöl, belagd med etylcellulosa för att göra strukturen vattentät och stabil. När kapseln är klar kan den fyllas med frön från andra växter och gödningsmedel.
Användningen av biologiskt nedbrytbara material av vegetabiliskt ursprung gör HybriBot till en anordning med låg miljöpåverkan; det är också ofarligt i händelse av att ett djur kan få i sig det. Forskargruppen testade effektiviteten av utfällning av fröer med hjälp av olika typer av frön, såsom tomat, cikoria och pilört, den senare är särskilt användbar vid biodling; och i olika typer av jord, såsom krukjord, lera och sand.
Mer information: Isabella Fiorello et al, en biohybrid självspridande miniatyrmaskin som använder vildhavrefruktmarkiser för återbeskogning och precisionsjordbruk, Avancerat material (2024). DOI:10.1002/adma.202313906
Tillhandahålls av Italian Institute of Technology
