امروزه استفاده از حشرات به عنوان مدل در پژوهش روی اعصاب، هورمونها، فرمون ها، ژنتیک، بیماری ها و غیره در حال انجام و پیشرفت است. عده ای این حشرات را «حشرات روباتیک» می نامند و عده ای آنها را حشرات هیبریدی یا سایبرگ، با این همه دانشمندان تلاش زیادی دارند تا حشرات مجهز به حسگرهای الکترونیکی و تجهیزات صوتی و تصویری را با هر نامی که دارند، برای انجام مطالعات مختلف و استفاده در عملیات امداد و نجات توسعه دهند. پژوهشگران در جستجوی راهکاری برای تجهیز حیوانات کنترل از راه دور دیگری نیز هستند، به ویژه کوسه ها اما حشرات همواره به دلیل ابعاد کوچک بدن و بیولوژی ساده ای که دارند از کارایی بیشتری برخوردار هستند.
لیزترین سطح جهان
پژوهشگران دانشگاه «فرایبورگ» آلمان با استفاده از رزین های مصنوعی پوشش سطحی جدیدی ابداع کرده اند که حتی حشرات دارای چسبناک ترین پاها نیز نمی توانند روی آن بایستند. آنها از یک حسگر برای اندازه گیری این که سوسک سیب زمینی کلرادو تا چه میزان کششی را با این سطح می تواند حفظ کند استفاده کرده اند. دانش پژوهان دریافتند، سطوح دارای ترتیب های منحنی یا موجی شکل سلول ها بیشترین کشش را فراهم می کنند در حالی که کمترین کشش توسط سطوحی فراهم می شود که تا خوردگی های کوتیکولی دارند. همان طور که از اسم این سطوح بر می آید تا خوردگی های کوتیکولی، چین های بسیار ریزی هستند که در رویه محافظ خارجی یک برگ ایجاد می شوند. پژوهشگران می گویند سطوحی که دارای تاخوردگی های کوتیکولی دارای سایز متناسب هستند، یعنی ارتفاع و عرض حدود ۰٫۵ میکرومتری و فضای بین ۰٫۵ تا ۱٫۵ میکرومتر دارند حتی امکان راه رفتن این سوسک ها را از شیشه دشوار تر ساخت. دشواری چسبیدن به این سطوح به دلیل کاهش ناحیه تماس بین سطوح و تارهای چسبناک روی پای حشره است. این سطوح همچنین بسیار آب گریز هستند. نتایج این پژوهش ها در نشریه Acta Biomaterialiaمنتشر شده است.
سوسک سایبری
پژوهشگران دانشگاه دولتی کارولینا در تلاش برای نفوذ در فضاهای بسیار کوچک در وقایعی مانند زلزله یا مأموریت های جاسوسی، یک بورد مداری مینیاتوری را به بدن یک سوسک بزرگ ماداگاسکاری متصل کرده و کنترل بدن او را در اختیار گرفتند. آنها توانسته اند کنترل و هدایت حرکات این سوسک را از طریق یک کنترل کننده در مقیاس میکرو که روی پشت این حشره قرار دادند، به دست بگیرند. این ابزار معمولی و ارزان است و می تواند از یک جنگ هسته ای جان سالم به در ببرد. این سوسک سایبری می تواند برای دنبال کردن یک مسیر از قبل تعیین شده هدایت شود. مجریان این طرح ، یک کنترل کننده را به پشت این سوسک پنج سانتی متری متصل کرده و آن را به وسیله سیم به شاخک ها و شکم سوسک ارتباط دادند. دستورات بیسیم به این کنترل کننده میکروبی موجب میشد سوسک فکر کند موانعی یا خطری در آن نزدیکی است، همین امر باعث می شود به صورت دلخواه مسیرش را تغییر دهد.
استخراج مواد شیمیایی
پژوهشگران دانشگاه «کیس وسترن» شیوه ای جدید را برای استخراج انرژی شیمیایی بدن حشرات هیبریدی یافته اند. نوعی انرژی که از آن برای تأمین نیروی مورد نیاز تجهیزات تصویری و حسگرهای الکترونیکی نصب شده روی بدن این حشرات استفاده می شود. باتری های نصب شده بر پشت حشرات نمی توانند انرژی مورد نیاز برای پشتیبانی از مأموریت های برنامه ریزی شده تجسسی را فراهم کنند. از این رو پژوهشگران به سختی در تلاش هستند تا این انرژی را از خود حشرات فراهم کنند. در همین راستا پژوهشگران دانشگاه میشیگان در حال توسعه تکنیکی برای ذخیره انرژی حاصل از حرکات بدن حشرات هستند. اما پژوهشگران کیس وسترن شیوه ای جدید را برای فراهم کردن انرژی از ساختار شیمیایی بدن حشرات ارائه داده اند.در این روش تعدادی آنزیم برای تجزیه مولکول های پیچیده که پس از تغذیه در سوسک ها به وجود می آید، استفاده میشود تا قند ناشی از تغذیه اکسیده شده و الکترون آزاد شود؛ این الکترونها سپس برای تولید انرژی به کار گرفته می شوند. این به آن معنی است که حشرهبدون حرکت کردن نیز می تواند انرژی تولید کند.
پارچه ضدگلوله
دانشمندان به تازگی و با کمک گرفتن از مهندسی ژنتیکی در رشته های ابریشم تغییراتی ایجاد کرده اند که می تواند منجر به تولید نخ ها و پارچه های مستحکم، ضدگلوله و ضدآتش شود. آنها امیدوار هستند این کشف جدید بتواند منجر به تولید نخ های مستحکم تر، باندهای ویژه برای قربانیان سوختگی و جلیقههای ضدگلوله شود.
کرم های ابریشم دست ورزی شده ژنتیکی می توانند رشته های محکمی به وجود آورند که درون آنها پروتئین تار عنکبوت وجود دارد و از این رو از کشسانی و انعطاف پذیری بالاتری برخوردار است. به این شکل چنین نخ هایی در طیف گسترده ای از مصارف پزشکی کاربرد خواهند داشت. ویژگی هایی مانند هم نوع خواری و سلطه طلبی عنکبوت ها مانع از پرورش این جانداران برای تولید انبوه ابریشم حاصل از تار عنکبوت است. از این رو پژوهشگران دانشگاه «ویومینگ» تصمیم گرفتند با ایجاد تغییرات ژنتیکی در کرم های ابریشم آنها را وادار به تولید تارهای ابریشمی با ویژگی های مشابه تارهای عنکبوت کنند. برای انجام این کار پژوهشگران، کرم های ابریشم تراریختی را پرورش دادند که از توالی ژنتیکی عنکبوت ها برخوردار هستند. پروتئین تار عنکبوت ها از گذشته در باکتری ها، مخمرها، گیاهان، حشرات و سلول های پستانداران تراریخت تولید می شود. با این همه تلاش های پیشین برای ترکیب آنها با تارهای ابریشمی که توسط کرم های ابریشم تولید شده اند، با شکست مواجه شده است.اما نتایج پروژه جدید که توسط پژوهشگران در حال اجرا است منجر به تولید تارهای ابریشمی شده که به مقاومی تارهای عنکبوت و محکم تر از تارهایی است که توسط کرم های ابریشم ساخته می شوند. پژوهشگران بر این باور هستند که به زودی می توان از این کرم های ابریشم در کارخانه های ساخت ابریشم های حاوی پروتئین تار عنکبوت استفاده کرد. تغییرات ژنتیکی ایجاد شده در کرم های ابریشم باعث می شود تا تارهای ابریشمی ایجاد شده از ویژگی های مکانیکی کاملاً متفاوتی نسبت به تارهای ابریشم در کرم های معمولی برخوردار باشند.
روبات عسل ساز
زنبورهای عسل، یکی از مهمترین حشرات روی زمین هستند که در زندگی انسان ها تأثیر به سزایی دارند. اما در سال های اخیر، نسل آنها به دلایل مختلف در حال انقراض است. برای مثال زنبورهایی که در ناحیه اقیانوس اطلس زندگی می کنند از ۶ میلیون در سال ۱۹۴۷ به ۲٫۵ میلیون در سال جاری کاهش یافتهاند. این کاهش آمار می تواند تهدیدی برای انقراض نسل زنبورهای عسل باشد. پژوهشگران و مخترعان به دنبال راه حلی هستند که بتوانند در سال های آتی، نبود زنبورهای عسل را جبران کنند. آنها در تحقیقات خود به فکر ساخت روبات های زنبور افتادند تا بتوان کمبود یا انقراض نسل زنبورها را جبران کرد. در این راستا پروژه ای با نام «RoboBees» برای رسیدن به این هدف طراحی شده است. روبات مصنوعی زنبور عسل می تواند همانند زنبور واقعی با سرعت بالایی بال زده و به طور مصنوعی گرده افشانی کند. دانشمندان به آینده روبات های زنبورعسل امیدوار هستند تا با پیشرفت این پروژه بتوانند به راه حل های جدیدی دست پیدا کنند.
code