Los autores de un nuevo artículo publicado en Revista de la interfaz de la Royal Society , "Pipetas inspiradas en plantas", buscó inspiración en la hepática, una planta muy extendida, para la creación de una pipeta bioinspirada. Le preguntamos a uno de los autores, Hirofumi Wada, sobre el estudio.

¿Qué inspiró el estudio?

Hace dos años, por casualidad, Conocí al Dr. Tetsuya Hisanaga, quien es un biólogo de plantas del desarrollo. Me mostró una foto de una hepática (Marchantia polymorpha) agarrando una gran gota de agua, que me llamó la atención como físico. Esta interacción inspiró la idea de este trabajo.

En ese tiempo, mi alumno Keigo Nakamura acababa de comenzar su maestría. Buscaba un tema de investigación sobre capilaridad. Primero comenzamos el proyecto para comprender cómo el órgano de la hepática puede agarrar el agua, pero pronto reorientamos el proyecto hacia el diseño de tecnología bioinspirada. Nuestros coautores biólogos nos convencieron de que las hepáticas reales son demasiado complejas para estudiarlas con un enfoque físico.

La primera generación de modelos de plástico imitaba exactamente la forma de la hepática y mostraba un menisco complicado que era difícil de analizar. Invertimos la estructura del modelo, y se centró en sus comportamientos físicos básicos. Nakamura luego jugó con los modelos impresos en 3D y descubrió varias propiedades notables, como la captura de agua dependiente de la velocidad y la caída inducida por inclinación. En ese punto, estábamos convencidos de que podría ser una pipeta. Luego, finalmente diseñamos experimentos sistemáticos para buscar en varios espacios de parámetros, como se describe en el documento.

¿Por qué se utiliza la impresión 3D para la creación de las pipetas?

Queríamos diseñar un experimento de precisión de modelos físicos con parámetros geométricos controlados para un estudio cuantitativo. La impresión 3D asistida por computadora fue el mejor enfoque para este propósito. Antes de este proyecto, no teníamos experiencia con una impresora 3D. Sin embargo, nuestro departamento cuenta con un centro de fabricación con técnicos y varias impresoras 3-D disponibles para que las usemos. Los técnicos brindaron un gran apoyo al principio, etcétera, Nakamura se convirtió en un experto en fabricar con las impresoras. Usar una impresora 3-D para crear varios modelos de plástico para jugar no fue un desafío, sino más bien, gran diversión.

¿Por qué son importantes los resultados del trabajo?

Primeramente, el resultado principal de nuestro estudio es de fácil acceso para cualquier persona. También es divertido y contrario a la intuición ver que un dispositivo tan simple toma tanta agua. Nuestro estudio, por primera vez, arroja luz sobre el aspecto biomecánico de la hepática, que es una planta terrestre presente en casi todos los hábitats disponibles en la Tierra.

Además de estas razones académicas, Nuestro estudio aporta una nueva perspectiva sobre cómo lidiar con una gota de agua grande, que podrían encontrar aplicaciones futuras en diferentes áreas de la ingeniería. Una posibilidad es la ingeniería médica. Imaginamos que las pipetas podrían ser una opción de bajo costo para pipetear en situaciones de escasos recursos (por ejemplo, pequeñas clínicas en países en desarrollo). De manera más realista, prevemos que se utilizarán durante la educación científica en las escuelas.

Somos un equipo de físicos y biólogos, y por lo tanto esperamos que estos resultados sean relevantes para la investigación de científicos físicos que trabajan con materia blanda y biofísica. Adicionalmente, esperamos que los ingenieros y diseñadores de productos estén interesados ​​en nuestro trabajo, y que este estudio sea accesible para estudiantes y maestros de escuela.

"Imaginamos que las pipetas podrían ser una opción de bajo costo para pipetear en situaciones de escasos recursos".

¿Por qué decidió enviar a Interface?

Creemos Interfaz es el mejor lugar para publicar este trabajo, Dado que la revista ofrece un punto de encuentro único de la física, biología, e ingeniería, con visibilidad y un alto nivel. En general, estamos satisfechos con nuestra experiencia, y estamos muy emocionados de haber publicado nuestro artículo en Interfaz . Recibimos tres informes de revisión que fueron constructivos y útiles:nos ayudaron a mejorar significativamente el documento. La fase de revisión fue un poco apretada, con solo tres semanas para que completemos nuestra revisión. El plazo parecía estricto. Sin embargo, el proceso fue rápido, preciso, y razonable, y no hubo frustración en absoluto durante todo el proceso editorial. Agradecemos enormemente el manejo y la edición cuidadosos y precisos de nuestro artículo por parte del editor y el equipo editorial.

¿Qué sigue para ti o tu grupo?

Queremos ampliar este trabajo incluyendo elasto-capilaridad, es decir, deformaciones elásticas de un objeto flexible por la tensión superficial de un líquido. También estamos interesados ​​en crear nuevos sistemas bioinspirados y explorar la física subyacente.