Os mosquitos como forma de detetar desastres naturais
Uma das criaturas mais detestadas da natureza pode muito bem vir a ser um avanço na resposta a catástrofes.
Uma equipa de investigação multidisciplinar da Universidade de Purdue está a recriar antenas de mosquito para estudar melhor a sua sensibilidade às vibrações. Se a investigação se revelar frutuosa, poderá conduzir a melhorias na monitorização e deteção de catástrofes naturais, como terramotos e tsunamis.
Este trabalho, publicado na revista Ata Biomaterialia, foi realizado por grupos de investigação sob a orientação dos professores Pablo Zavattieri e Ximena Bernal, de Purdue.
“Ainda estamos na fase inicial, mas estamos bastante otimistas quanto ao facto de podermos, pelo menos, aprender muito”, afirmou Zavattieri, professor de Engenharia Civil de Jerry M. e Lynda T. Engelhardt na Faculdade de Engenharia de Purdue. “Inspirar-se na natureza e utilizá-la para fazer avançar a investigação científica tem sido uma caraterística fundamental da engenharia desde o início.”
Apesar de não terem ouvidos tradicionais, os mosquitos utilizam as suas antenas para navegar na paisagem auditiva, localizando sons cruciais no meio do ruído de fundo do bater das suas próprias asas.
Através da análise das caraterísticas das antenas dos mosquitos – em especial a disposição e a morfologia dos pêlos sensoriais – o candidato a doutoramento em engenharia civil e de construção e investigador da equipa, Phani Saketh Dasika (MSCE ’23), afirmou que já obtiveram conhecimentos profundos sobre a forma como estas adaptações aumentam a sensibilidade auditiva e a resposta seletiva às pistas ambientais.
“Utilizando imagens avançadas de micro-CT para criar modelos CAD de alta fidelidade para análise de elementos finitos, descobrimos que as caraterísticas arquitetónicas das antenas dos mosquitos permitem a deteção acústica de alvos específicos da espécie e do sexo, mesmo no meio de sinais não-alvo como o bater das suas próprias asas”, disse Dasika. “As nossas descobertas também sugerem que as antenas dos mosquitos são capazes de detetar uma gama mais ampla de frequências do que se pensava anteriormente, embora nem todas possam ser utilizadas ativamente.”
As descobertas da equipa forneceram informações importantes para determinar se as antenas de um mosquito podem servir de base para a conceção de sensores acústicos.
“Ao modelar e contrastar a resposta da antena de espécies de mosquitos que usam o som para diferentes fins, ouvindo companheiros ou espiando sapos, fomos capazes de separar as caraterísticas que modulam a sensibilidade auditiva e a sintonia”, disse Bernal, professor de ciências biológicas na Faculdade de Ciências de Purdue. “Compreender como funcionam estas estruturas é o primeiro passo para desenvolver sensores acústicos inspirados nas suas antenas sensíveis.”
Em termos de impacto social, os conhecimentos obtidos a partir das antenas dos mosquitos podem também servir de base ao desenvolvimento de materiais inteligentes de cancelamento de ruído, disse Zavattieri. Estes materiais, potencialmente incorporando canais microfluídicos ou metamateriais sintonizáveis, poderiam ser utilizados para criar painéis de insonorização para edifícios, auscultadores com cancelamento de ruído ou mesmo dispositivos de camuflagem acústica.
Imaginemos ambientes urbanos equipados com sensores bio-inspirados, semelhantes a “grandes orelhas”, capazes de discernir sons específicos no meio da azáfama da vida citadina”, afirmou Zavattieri. “Em tempos de crise – como terramotos ou outras catástrofes – estes sensores tornam-se inestimáveis, detetando rapidamente sinais fracos de socorro e orientando os esforços de salvamento para os necessitados.”
Zavattieri disse que a equipa está atualmente concentrada em recriar as antenas através de impressão 3D, utilizando diferentes materiais e tamanhos para testes de frequência.
Esta investigação é financiada pela Iniciativa de Investigação Multi-Universitária do Gabinete de Investigação Científica da Força Aérea (AFOSR-FA9550-15-1-0009) e pela National Science Foundation (IOS-2054636).
