Baristi e cuochi hanno da tempo riconosciuto il valore di un tocco d'arancia, ma grazie ai ricercatori della University of Central Florida, spremere le arance può darci un nuovo modo per fornire medicine o per rilevare i guasti dei ponti prima che si verifichino.

L'assistente professore di ingegneria Andrew K. Dickerson e lo studente laureato Nicholas M. Smith hanno scoperto i meccanismi di come le arance rilasciano quel sottile flusso di olio profumato quando vengono spremute. Hanno caratterizzato la struttura delle bucce d'arancia e hanno capito il ruolo che gli strati hanno nel creare la dinamica del microjet. Imitando il meccanismo naturale di uno strato arancione, le aziende farmaceutiche potrebbero essere in grado di sviluppare un modo meno costoso e meno complesso per fornire farmaci per via aerea.

"Studiamo i sistemi naturali per caratterizzare matematicamente come funziona la creazione, e nonostante l'ubiquità del consumo di agrumi, questi getti non erano stati precedentemente studiati, " Dickerson ha detto. "La natura è la nostra più grande ispirazione per affrontare i problemi del mondo reale".

I risultati del team sono pubblicati nel numero di oggi Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze .

Il frutto della Florida è complesso. Il suo strato esterno duro protegge il frutto, e uno strato spugnoso bianco appena sotto la pelle ha microscopici serbatoi di olio in tasche nascoste. Il materiale spugnoso assorbe gli urti, ma quando viene schiacciato a una pressione critica si spinge verso l'alto e squarcia una minuscola sezione del duro strato esterno per spruzzare il suo flusso fragrante. Questi microjet sono piccoli ma veloci, uscendo dalle loro cavità a 22 mph in media accelerando 5, 000 g, che equivale a circa 1, 000 volte la forza percepita dagli astronauti al momento del lancio.

"Ci sono diverse potenziali applicazioni, " ha detto Smith. "Per esempio, per asmatici, potresti avere una piccola fetta di materiale che potrebbe aerosolizzare i farmaci di emergenza che attualmente trovi in ​​costosi, inalatori multiuso. Questo approccio potrebbe essere meno costoso e biodegradabile".

Una buccia d'arancia rilascia una sostanza oleosa, e la dinamica dovrebbe valere per altri tipi di liquidi, hanno detto i ricercatori.

Ma c'è ancora bisogno di alcune ricerche prima di mettere in pratica l'approccio a buccia d'arancia per fornire farmaci.

"Primo, dobbiamo elaborare dimensioni e proporzioni, " Dickerson ha detto. "È importante capire esattamente come funzionano i microgetti e come regolarne la stabilità per le applicazioni mediche. La dimensione delle goccioline e la quantità di farmaco che trasportano è fondamentale. Abbiamo molta strada da fare prima che le applicazioni possano essere esplorate".

Ma quando ciò accade, le possibilità sono limitate solo dall'immaginazione.

"Immagina un ponte autodiagnostico, " Dickerson ha detto. "Avrebbe uno strato di pelle arancione e quando ti stavi avvicinando al fallimento materiale, riceveresti un avviso preventivo, forse un cambiamento di colore."

Dickson, un esperto di fluidodinamica, sta facendo carriera studiando la natura. Ha già pubblicato diversi articoli che esaminano cosa si può imparare dalla proverbiale agitazione del cane bagnato e come le zanzare sopravvivono alle collisioni con le gocce di pioggia. Studiare lo shake ci aiuta a capire come auto-asciugare grandi superfici come i pannelli solari. E studiare come le zanzare sopravvivono alla pioggia potrebbe aiutare a creare strategie per combattere gli insetti portatori di malattie.

"Pochi laboratori a livello nazionale fanno questo tipo di ricerca, " Smith ha detto. "Questo è uno dei motivi per cui sono venuto a UCF per fare il mio lavoro di laurea. Questa è roba eccitante. La natura ha avuto miliardi di anni per mettere a punto i principi di ingegneria giusti e io riesco a guardarli, scoprili e poi gioca con loro per risolvere i problemi. È piuttosto eccitante!"