Los superhéroes de los cómics de Marvel Ant-Man and the Wasp, estrellas nom de guerre de la película homónima de 2018, poseen la capacidad de encogerse temporalmente hasta el tamaño de insectos. conservando la masa y la fuerza de sus cuerpos humanos normales. Pero un nuevo estudio sugiere que, cuando es del tamaño de un insecto, Ant-Man and the Wasp enfrentaría serios desafíos, incluida la privación de oxígeno.

Esos desafíos, junto con sus tecnologías de solución de microfluidos, será descrito por el estudiante graduado de ingeniería mecánica Max Mikel-Stites de Virginia Tech en la 71a Reunión Anual de la División de Dinámica de Fluidos de la Sociedad Estadounidense de Física, que tendrá lugar del 18 al 20 de noviembre en el Georgia World Congress Center en Atlanta, Georgia.

Mikel-Stites y su asesor, Anne Staples, profesor asociado en el departamento de ingeniería biomédica y mecánica de Virginia Tech, normalmente estudian la dinámica biológica de fluidos, con un enfoque particular en la respiración de los insectos y los flujos de fluidos a escala de insectos. El laboratorio de Staples ha desarrollado dispositivos de microfluidos inspirados en los sistemas respiratorios de los insectos en los que la velocidad y la dirección del flujo a través de canales individuales en el dispositivo se pueden controlar sin el uso de válvulas.

La obra, que se discutirá en una presentación separada en la reunión del DFD, podría reducir la maquinaria de actuación necesaria para los dispositivos de microfluidos utilizados en muchos campos científicos diferentes, y hacerlos más portátiles y rentables. "Aplicar esa perspectiva a Ant-Man and the Wasp parecía algo sencillo de hacer, "dijo Mikel-Stites.

En su análisis, los investigadores determinaron que la densidad atmosférica, básicamente, el número de moléculas (digamos, de oxígeno) en un volumen dado de aire, experimentado por los héroes del tamaño de un insecto se reduce a un nivel casi idéntico al de la llamada "zona de muerte" del monte Everest. "donde no hay suficiente oxígeno para que un humano respire". Si bien la densidad atmosférica real es la misma para un insecto y un humano, la densidad atmosférica subjetiva experimentada por un humano que se encoge ante los cambios de tamaño de los insectos, ", Explicó Mikel-Stites." Por ejemplo, una persona de tamaño normal que respire profundamente puede esperar inhalar cierto número de moléculas de oxígeno. Sin embargo, cuando esa persona se reduce al tamaño de una hormiga, a pesar de seguir necesitando la misma cantidad de moléculas de oxígeno, muchos menos están disponibles en una sola bocanada de aire.

La "zona de muerte" comienza para un humano de tamaño normal alrededor de 8, 000 metros sobre el nivel del mar. Los superhéroes encogidos, los investigadores calcularon, se sentiría como si estuvieran a una altitud de 7, 998 metros, y eso constituiría un caso grave, si no mortal, de mal de altura.

"Para alguien no aclimatado, Los síntomas del mal de altura van desde dolor de cabeza y mareos hasta acumulación de líquido en los pulmones y el cerebro. y posiblemente la muerte. Esto ocurre en parte porque las personas pueden responder tratando de respirar más rápidamente, para aumentar su ingesta de oxígeno, y debido a que el cuerpo está intentando funcionar con menos oxígeno del que normalmente lo hace, " él dijo.

Y ese no es el alcance de los problemas de Ant-Man y Wasp, el equipo encontró. Basado en una relación conocida como ley de Kleiber, que correlaciona la tasa metabólica de un animal con su tamaño, Los investigadores encontraron que las tasas metabólicas por unidad de masa de los superhéroes en el tamaño de los insectos aumentarían en aproximadamente dos órdenes de magnitud, al igual que sus demandas de oxígeno.

Pero no todo está perdido, gracias a la ciencia. Según Mikel-Stites, el uso de componentes microfluídicos como bombas Knudsen (que son impulsadas por gradientes de temperatura) y compresores de gas a microescala, podría incrustarse en los cascos de Ant-Man and the Wasp para ayudarlos a respirar a microescala.