Венерину мухоловку активировали со смартфона

Wenlong Li et al. / Nature Electronics, 2021
Сингапурские инженеры создали захват на основе Венериной мухоловки — хищного растения, ловящего насекомых в закрывающуюся ловушку. Инженеры подсоединили к ловушке электроды и научились активировать ловушку при помощи электростимуляции. Статья опубликована в журнале Nature Electronics.
Вместо небольших роботов в некоторых ситуациях может быть удобно использовать гибридные организмы, состоящие из насекомого (или другого животного) и электроники для управления им. Этот подход позволяет объединять эффективные органы движения живых организмов с дополнительными устройствами. В этой области уже есть заметные разработки. Например, инженеры уже умеют управлять ходячими и летающими насекомыми, а также для них уже созданы прототипы миниатюрных камер и сбрасываемых по команде датчиков.
Инженеры из Наньянского технологического университета под руководством Сяодуна Чэня (Xiaodong Chen) показали, что по аналогии с животными-киборгами можно создавать и растения с внешним электронным управлением. Они взяли за основу Венерину мухоловку — хищное растение, выделяющееся тигмонастией, то есть способностью быстро двигаться в ответ на механические раздражения. У нее есть ловушки, состоящие из двух половинок, раскрытых в нормальном состоянии. На внутренней поверхности створок ловушки есть чувствительные волоски, которые при механическом воздействии, например, приземлении насекомого, дают ловушке сигнал на захлопывание. При этом у нее есть предохранительный механизм, предотвращающий случайные срабатывания — она умеет считать механические стимулы на волосках. Если ловушка обнаружила два касания волосков, она захлопывается, а если после этого произошло еще три касания, она выделяет пищеварительные ферменты.
Механизм срабатывания ловушки основан на возникновении потенциала действия при контакте жертвы с волосками и последующем набухании части ловушки из-за осмоса. Инженеры решили использовать эту особенность и искусственно создавать потенциал действия с помощью электростимуляции. Они создали четыре электрода, каждый из которых крепится на внешнюю сторону ловушки (по два на каждую створку: один для стимуляции, а другой для измерения потенциалов). Электроды состоят из полидиметилсилоксанового слоя, выполняющего роль подложки и относительно жесткой основы, сетки из тонких электропроводных золотых нитей, расположенных в случайном порядке, и слоя гидрогеля, который обеспечивает качественный контакт с поверхностью ловушки.
Инженеры создали на основе отрезанной ловушки Венериной мухоловки три прототипа захватов. Один из них состоит из ловушки и подключенного микроконтроллера ESP8266 с поддержкой Wi-Fi. Они показали, как ловушка срабатывает по нажатию кнопки на смартфоне, передающем сигнал на микроконтроллер. Второй прототип — это простой манипулятор с наклоняемой частью, на конце которого находится ловушка. С его помощью они смогли захватить и поднять небольшую проволоку. Третий прототип позволил показать, что стимуляция позволяет достаточно точно рассчитывать время срабатывания ловушки и ловить даже двигающиеся цели, в данном случае — небольшой грузик на нитке.
В прошлом году американские инженеры вживили в мозг саранчи электроды и научились использовать ее обонятельные реакции для обнаружения взрывчатки.
Григорий Копиев