Nu în fiecare zi, o vacanță la scufundări deschide calea către o posibilă inovație tehnologică, cu atât mai puțin una care implică ceară de urechi. Cu toate acestea, tocmai asta s-a întâmplat pentru Alexis Noel.
Candidatul doctor în inginerie mecanică la Institutul de Tehnologie din Georgia a descris călătoria ei de scufundare, urechea ulterioară înfundată a iubitului ei și vinovatul - ceara de ureche - care a menținut apa prinsă în spatele timpanului său, profesorului său David Hu. În cel mai scurt timp, cei doi s-au angajat în discuții detaliate despre substanța lipicioasă.
Apoi a lovit: Ce se poate învăța mai mult de la ceară?
Intrigat, Noel explică faptul că materialul ceros este continuu „stresat și modelat” în diverse forme datorită mișcărilor maxilarului care forțează canalul urechii să se strecoare între formele ovale și rotunde. Aceste modificări fracturează în cele din urmă ceară ureche, determinând în cele din urmă să-i cadă din ureche (deși în bucăți minuscule, greu vizibile).
Când vine vorba de capacitatea cerii de a filtra particulele de praf, ea spune că filtrează praful cu mult înainte de a ieși din ureche. Acest proces începe atunci când ceara de ureche acoperă firele de urechi și creează o structură asemănătoare cu pânza. Ea explică că această structură se găsește „foarte probabil” în urechile tuturor mamiferelor și joacă un rol în colectarea prafului.
„Pe măsură ce aerul circulă în interiorul și în afara urechii, particulele de praf sunt prinse de fluidul lipicios”, spune Noel. Ceara de ureche devine în cele din urmă saturată de praf, determinând ca apoi să se fractureze și să cadă din ureche.
Oamenii își rezervă, de obicei, ceara de ureche pentru tampoane de bumbac. Dar Noel se întreba, ar putea exista o utilizare practică în afara canalului urechii?
„Mă gândesc la filtrarea aerului din casă”, spune Noel despre o posibilă aplicație, referindu-se la unitățile de curent alternativ și la filtrele de aer portabile. „Un filtru asemănător cu ceara de ureche poate dura mai mult decât cele tradiționale din plasă.”
Ea și cercetătorul ei de atunci, Zac Zachow, au început să examineze proprietățile fluide ale ceară de porc, câine, oi și iepure. Studierea ceară de ureche pentru animale, în loc de om, a însemnat evitarea cantităților mari de hârtie necesare pentru acesta din urmă, permițându-le să treacă la muncă mult mai devreme. Așteptarea lor era ca proprietățile fluidului să fluctueze între fiecare animal, dar ceea ce au descoperit a fost surprinzător.
Alexis Noel și echipa sa au colectat și studiat probe de ceară de ureche de la diverse animale. (A. Noel, Z. Zachow și D. Hu, Georgia Tech) „Am colectat probe de la animale moarte dintr-un alt laborator în asociere cu Georgia Tech”, spune Noel. Ea explică că vâscozitatea lor de ceară de ureche a fost „exact aceeași, fie că a fost dintr-un iepure mic sau un porc mare. Proprietățile fluidului au fost identice. Indiferent de contaminant (fecale, murdărie, praf etc.), ceara de ureche a continuat să curgă în ureche.
Noel a considerat că este interesant faptul că ceara de urechi a unui animal mare are aceleași proprietăți ca și una mai mică, dar nu a fost surprinsă în totalitate, considerând că fluidele precum mucoasa sau sângele rămân de obicei consistente între animale.
Acum, înarmat cu informații despre proprietățile fluide ale ceară de ureche, Noel intenționează să evalueze capacitatea maximă de ținere a prafului ceară de ureche, atât umană cât și animală. Este curioasă despre „cât de mult este nevoie de praf pentru a ajunge la acea stare crudă”.
Apoi vine extragerea datelor. „Vom analiza punctul de fractură pentru probele de ceară de ureche cu concentrații diferite de praf”, explică ea. „Vom adăuga praf la eșantioanele de ceară de ureche, urmărind dacă se produce fractură și vom trasa punctul de fractură versus concentrația de praf.” Noel adaugă că aceasta poate oferi informații despre longevitatea sistemelor de filtrare viitoare.
Ceara urechii umane este eficientă la colectarea prafului, deoarece creează o pânză în jurul firelor de păr. (A. Noel, Z. Zachow și D. Hu, Georgia Tech) Cu cercetări în curs, reducerea potențialelor aplicații, în acest moment, este oarecum prematură, explică Noel. Ea continuă să imagineze un sistem de filtrare a aerului din casă care încorporează o substanță asemănătoare cu ceara de ureche optimizată pentru capacitatea maximă de praf și punctele de fractură. Totuși, roțile ei se învârt. Ca fană a spațiului avid, ea spune că „i-ar plăcea să fie aplicată într-o anumită aplicație într-o zi”.
Beth Rattner, director executiv al Missoula, Institutul de Biomimicry din Montana, a fost fericită să afle de cercetările lui Noel.
„Suntem întotdeauna încântați să aflăm despre implicarea oamenilor de știință cu noile oportunități de cercetare și modul în care acestea ar putea inspira tehnologii creative, mai durabile”, spune Rattner. „Este deosebit de fascinant faptul că este vorba de ceara de ureche, lucru cu care trăim cu toții în fiecare zi, dar care ne gândim foarte rar. Sperăm că într-o zi vom spune cititorilor noștri de pe AskNature.org despre filtrele de aer de înaltă tehnologie inspirate de ceară de ureche, alături de filtrele de apă inspirate din balena balenelor și proteinele de aquaporină. ”
AskNature.org este un site web al Institutului de Biomimicry care permite comunității să găsească, să curețe și să creeze strategii și soluții de proiectare durabile, toate fiind inspirate din natură.
În Biomimicry 3.8 - organizația surorii Institutului - Mark Dorfman a lucrat ca chimist în biomimică timp de 10 ani. Cercetările lui Noel îl fac să se gândească la meduze, la toate lucrurile.
Când meduzele își pompează corpul, explică el, generează vortice care creează un flux specific. Acest lucru poate însemna că viitoarele sisteme de filtrare a prafului ar putea implica, probabil, tuburi suspendate asemănătoare stingerilor, care funcționează în tandem cu substanțele asemănătoare cu ceara de ureche, toate în efortul de a direcționa, capta și filtra particulele în mod corespunzător.
Dorfman este de asemenea intrigat cu caracteristicile de cearcănare ale cearăi de ureche, care crede că ar putea avea o valoare comercială potențială.
„Procesele industriale sunt adesea continue, mai degrabă decât pe loturi, așa că închiderea operațiunilor pentru curățarea sistemelor de filtrare este un lucru pe care managerii încearcă să-l evite”, spune el. „De aceea, ideea de substanțe lipicioase care captează particulele transportate în aer nu a fost deseori o opțiune de dorit. Cu toate acestea, dacă substanța lipicioasă își schimbă proprietățile odată cu saturația cu particule, astfel încât să se încadreze în orice substrat asemănător cu o atașare, cred că ar putea fi de interes reînnoit ca soluție viabilă. "
Și roțile lui Dorfman se învârt.
„Poate ar putea exista un sistem în care o substanță asemănătoare cu ceara de ureche să fie aplicată în straturi, astfel încât pe măsură ce stratul de suprafață să sature și să cadă, un nou strat de captare a particulelor este expus”, spune el. „Sunt încă uluit de faptul că natura dezvăluie întotdeauna noi strategii surprinzătoare pentru soluții inspiratoare pentru provocările industriale moderne.”
Pentru Noel, căutarea de soluții în natură nu se încheie cu ceara de ureche. A explorat limbile pisicii. Noel a avut chiar norocul să observe limba unui tigru, circumstanță care a apărut după ce tigrul Zoo din Atlanta, Kavi, a murit la sfârșitul anului trecut.
Limbile de pisică sunt acoperite de spini flexibili, care prind încurcături în blană și le distrug. Noel spune că studiul forțelor de puncție intră în joc.
„Avem în vedere un fel de aplicație unică de detanglare, de curățare ușoară, care să provină din această lucrare a limbii pisicii”, spune Noel. "Îmi imaginez cu ușurință o perie umană sau pentru animale de companie, dar vom analiza și aplicații alternative, cum ar fi tehnologiile de curățare a covoarelor."
Toate aceste cercetări sunt, cu siguranță, interesante. Unde merge de aici?
Să spunem că vom păstra cu siguranță o ureche pentru detaliile viitoare.
