Il modo in cui le larve di libellula controllano i getti d'acqua che usano per muoversi e respirare potrebbe avere una vasta gamma di applicazioni ingegneristiche e mediche, secondo nuove ricerche.

Pubblicato oggi in Bioispirazione e Biomimetica , lo studio del California Institute of Technology (Caltech), ha esaminato come le larve di libellula di Anisopteran controllano e regolano i getti d'acqua ripetitivi che scorrono attraverso le loro aperture posteriori.

Le larve hanno valvole a tre foglie attive, con controllo indipendente su ogni volantino. I ricercatori hanno scoperto che questa caratteristica consente alle larve di modificare sia le dimensioni che l'asimmetria dell'uscita del getto.

L'autore senior, il professor Morteza Gharib, ha dichiarato:"Il modo in cui le larve di libellula usano il loro adattamento unico per controllare la direzione del getto è stato precedentemente trascurato.

"Il controllo dell'asimmetria da parte delle larve è un intrigante meccanismo di vettorizzazione del getto, diverse da quelle dei calamari o delle salpe che puntano semplicemente i loro imbuti o sifoni nella direzione desiderata. Le direzioni del getto, distinto per respirazione e propulsione, avere implicazioni per i loro scopi biologici.

"Accoppiato con la modifica della dimensione della valvola, il getto respiratorio diagonale delle larve sembra favorire il processo di inalazione e impedire la re-inalazione del fluido espirato. Il getto propulsivo dritto, nel frattempo, sembra aiutare con la produzione e l'utilizzo della spinta."

L'autore principale, il dott. Chris Roh, ha dichiarato:"Oltre a fornire una visione più approfondita delle larve di libellula, i nostri risultati hanno implicazioni più ampie, sia in ambito ingegneristico che biomedico. I meccanismi che abbiamo identificato possono essere applicati a vari campi dell'ingegneria che utilizzano il controllo dei jet.

"Per esempio, i getti sintetici stanno guadagnando popolarità in aree come il controllo del flusso, propulsione e trasferimento di calore. Il controllo dinamico dell'asimmetria della libellula all'orifizio potrebbe ispirare un nuovo modo per regolare la direzionalità del getto nei sistemi a getto sintetico. Se il controllo dell'orifizio asimmetrico è integrato nei getti sintetici, i sistemi possono essere in grado di ottenere un profilo di flusso più diversificato."

Le valvole a lembo delle larve potrebbero anche avere applicazioni significative nei dispositivi medici in cui il controllo del flusso è un elemento cruciale.

Il professor Gharib ha spiegato:"Il jet vectoring che abbiamo osservato potrebbe essere applicato anche nello sviluppo di protesi valvolari cardiache. Le attuali valvole cardiache protesiche a tre lembi soffrono di un disadattamento protesi-paziente, che è causato dal flusso sanguigno innaturale che nel tempo può causare coaguli di sangue o infezioni nelle pareti del tronco aortico.

"A questo proposito, un'asimmetria della valvola potrebbe rivelarsi utile come parametro regolabile, che può dirigere il flusso sanguigno della protesi in modo che corrisponda al flusso sanguigno naturale dei singoli pazienti".