I supereroi dei fumetti Marvel Ant-Man and the Wasp—nom de guerre star dell'omonimo film del 2018—possiedono la capacità di rimpicciolirsi temporaneamente fino alle dimensioni di insetti, pur mantenendo la massa e la forza dei loro normali corpi umani. Ma un nuovo studio suggerisce che, quando è grande come un insetto, Ant-Man and the Wasp affronteranno serie sfide, compresa la privazione di ossigeno.

quelle sfide, insieme alle loro tecnologie microfluidica in soluzione, sarà descritto dallo studente laureato in ingegneria meccanica Max Mikel-Stites della Virginia Tech alla 71a riunione annuale della divisione di fluidodinamica dell'American Physical Society, che si svolgerà dal 18 al 20 novembre presso il Georgia World Congress Center di Atlanta, Georgia.

Mikel-Stites e il suo consigliere, Anna Staples, professore associato nel dipartimento di ingegneria biomedica e meccanica della Virginia Tech, normalmente studiano la fluidodinamica biologica, con particolare attenzione alla respirazione degli insetti e ai flussi di fluidi a scaglie di insetti. Il laboratorio di Staples ha sviluppato dispositivi microfluidici ispirati ai sistemi respiratori degli insetti in cui la portata e la direzione del flusso attraverso i singoli canali del dispositivo possono essere controllati senza l'uso di valvole.

Il lavoro, che sarà discusso in una presentazione separata alla riunione DFD, potrebbe ridurre i macchinari di attuazione necessari per i dispositivi microfluidici utilizzati in molti campi scientifici diversi, e renderli più portatili ed economici. "Applicare quella prospettiva ad Ant-Man e Wasp sembrava una cosa semplice da fare, ", ha detto Mikel-Stites.

Nella loro analisi, i ricercatori hanno determinato che la densità atmosferica, fondamentalmente, il numero di molecole (diciamo, di ossigeno) in un dato volume d'aria - sperimentato dagli eroi delle dimensioni di un insetto è ridotto a un livello quasi identico a quello della cosiddetta "zona della morte" del Monte Everest, " dove non c'è abbastanza ossigeno per respirare un essere umano. "Mentre la densità atmosferica effettiva è la stessa per un insetto e un essere umano, la densità atmosferica soggettiva sperimentata da un essere umano che si rimpicciolisce al variare delle dimensioni degli insetti, " Mikel-Stites ha spiegato. "Ad esempio, una persona di dimensioni normali che fa un respiro profondo può aspettarsi di inalare un certo numero di molecole di ossigeno. Però, quando quella persona è ridotta alle dimensioni di una formica, nonostante abbia ancora bisogno dello stesso numero di molecole di ossigeno, molti meno sono disponibili in una sola boccata d'aria.

La "zona della morte" inizia per un umano di dimensioni normali di circa 8 anni, 000 metri sul livello del mare. I supereroi rimpiccioliti, i ricercatori hanno calcolato, sembrerebbe di essere a quota 7, 998 metri, e questo costituirebbe un grave, se non mortale, caso di mal di montagna.

"Per qualcuno non acclimatato, i sintomi del mal di montagna vanno da mal di testa e vertigini all'accumulo di liquidi nei polmoni e nel cervello, e forse la morte. Ciò si verifica in parte perché le persone possono rispondere cercando di respirare più rapidamente, per aumentare il loro apporto di ossigeno, e poiché il corpo sta tentando di funzionare con meno ossigeno del normale, " Egli ha detto.

E non è questa la portata dei problemi di Ant-Man e Wasp, la squadra ha trovato. Sulla base di una relazione nota come legge di Kleiber, che correla il tasso metabolico di un animale alla sua taglia, i ricercatori hanno scoperto che i tassi metabolici per unità di massa dei supereroi a dimensione di insetto aumenterebbero di circa due ordini di grandezza, così come le loro richieste di ossigeno.

Ma non tutto è perduto, grazie alla scienza. Secondo Mikel-Stites, l'uso di componenti microfluidici come le pompe Knudsen (che sono azionate da gradienti di temperatura) e compressori di gas su microscala, potrebbe essere incorporato negli elmetti di Ant-Man e Wasp per aiutarli a respirare su microscala.