A forma como os mosquitos ouvem pode inspirar novas maneiras de detectar desastres naturais
Universidade de Purdue
Uma das criaturas mais odiadas da natureza pode muito bem desbloquear um avanço na resposta a desastres.
Uma equipe de pesquisa multidisciplinar da Universidade de Purdue, em Indiana, está recriando antenas de mosquitos para estudar melhor sua sensibilidade às vibrações. Se a pesquisa for frutífera, poderá levar a melhorias no monitoramento e detecção de desastres naturais, como terremotos e tsunamis.
Grupos de pesquisa sob a liderança dos professores da Purdue, Pablo Zavattieri e Ximena Bernal, conduziram este trabalho, publicado na revista Acta Biomaterialia.
“Ainda estamos nos estágios iniciais, mas estamos bastante otimistas de que pelo menos aprenderemos muito”, disse Zavattieri, professor de engenharia civil na Faculdade de Engenharia de Purdue. “Inspirar-se na natureza e usá-la para promover a pesquisa científica tem sido uma característica central da engenharia desde o início.”
Apesar de não terem ouvidos tradicionais, os mosquitos dependem de suas antenas para navegar na paisagem auditiva, concentrando-se em sons cruciais em meio ao ruído de fundo de suas próprias batidas de asas.
Por meio da análise das características antenais dos mosquitos – particularmente o arranjo e a morfologia dos pelos sensoriais – o doutorando em engenharia civil e de construção e pesquisador da equipe Phani Saketh Dasika (MSCE ’23) disse que já obteve insights profundos sobre como essas adaptações aumentam a sensibilidade auditiva e a resposta seletiva a sinais ambientais.
“Usando imagens avançadas de micro-CT para criar modelos CAD de alta fidelidade para análise de elementos finitos, descobrimos que as características arquitetônicas das antenas de mosquitos permitem a detecção de alvos acústicos específicos da espécie e do sexo, mesmo em meio a sinais não-alvo, como suas próprias batidas de asas”, disse Dasika. “Nossas descobertas também sugerem que as antenas do mosquito são capazes de detectar uma faixa mais ampla de frequências do que se pensava anteriormente, embora nem todas possam ser utilizadas ativamente.”
As descobertas da equipe forneceram informações importantes para determinar se as antenas de um mosquito poderiam informar o projeto de sensores acústicos.
“Ao modelar e contrastar a resposta da antena de espécies de mosquitos usando o som para diferentes propósitos, parceiros auditivos ou espionando sapos, fomos capazes de separar características que modulam a sensibilidade auditiva e a afinação”, disse Bernal, professor de ciências biológicas na Faculdade de Ciências de Purdue. “Entender como essas estruturas funcionam é o primeiro passo para o desenvolvimento de sensores acústicos inspirados em suas antenas sensíveis.”
Em termos de impacto social, os insights das antenas de mosquitos também podem informar o desenvolvimento de materiais inteligentes de cancelamento de ruído, disse Zavattieri. Esses materiais, potencialmente incorporando canais microfluídicos ou metamateriais ajustáveis, podem ser usados para criar painéis de isolamento acústico para edifícios, fones de ouvido com cancelamento de ruído ou até mesmo dispositivos de camuflagem acústica.
“Imagine ambientes urbanos equipados com sensores bioinspirados, semelhantes a ‘orelhas grandes’, capazes de discernir sons específicos em meio à agitação da vida na cidade”, disse Zavattieri. “Em tempos de crise – como terremotos ou outros desastres – esses sensores se tornam inestimáveis, detectando rapidamente sinais fracos de socorro e orientando os esforços de resgate para os necessitados.”
Zavattieri disse que a equipe está atualmente focada em recriar as antenas por meio de impressão 3D, usando diferentes materiais e em tamanhos variados para testes de frequência.