Nije svaki dan ronilački odmor otvorio put mogućim tehnološkim inovacijama, još manje onom koji uključuje uši. Ipak, upravo se to dogodilo za Alexis Noel.
Kandidat doktora znanosti tehničkog inženjerstva s Instituta za tehnologiju Georgia opisao je putovanje ronjenjem, kasnijim uhom njezinog dečka i krivac - ušicu - koji je voditelju profesoru Davidu Huu zadržao zarobljenu vodicu. Ni u jednom trenutku, njih dvoje su bili uključeni u detaljne rasprave o ljepljivoj tvari.
Tada je pogodilo: Što se više može naučiti od ušnog voska?
Zaintrigiran, Noel objašnjava da je voštani materijal kontinuirano „naprezan i oblikovan“ u različite oblike zbog pokreta čeljusti koji prisiljavaju ušni kanal da se između ovalnih i okruglih oblika trza. Te promjene na kraju puknu ušni vosak, na kraju uzrokujući da ispadne iz uha (iako u sitnim, jedva vidljivim komadima).
Kad je u pitanju sposobnost ušnog voska da filtrira čestice prašine, kaže da je filtriranje prašine mnogo prije nego što izađe iz uha. Taj postupak započinje kada ušna voska premaže ušne dlačice i stvori mrežu sličnu mrežici. Ta se struktura, objašnjava ona, "vrlo vjerojatno" nalazi u ušima svih sisavaca i igra ulogu u sakupljanju prašine.
"Dok zrak cirkulira u i iz uha, čestice prašine hvataju ljepljivu tekućinu", kaže Noel. Ušna kaša s vremenom postaje zasićena prašinom, što uzrokuje lom i pad iz uha.
Ljudi obično rezerviraju ušni vosak za pamučne briseve. No Noel se pita, može li to biti korisno izvan ušnog kanala?
"Zamišljam filtriranje zraka u kući", kaže Noel o jednoj mogućoj primjeni, odnoseći se na izmjenične jedinice i prijenosne zračne filtre. "Filter u obliku ušnog voska može trajati dulje od tradicionalnog mrežnog."
Ona i njezin tada preddiplomski istraživač Zac Zachow započeli su ispitivati fluidna svojstva ušiju od svinja, pasa, ovaca i zečeva. Proučavanje životinjskog ušiju za životinje, umjesto ljudskog, značilo je izbjegavanje velikih količina papirologije potrebne za potonji, omogućujući im da se što prije preuzmu na posao. Njihovo očekivanje bilo je da će svojstva tekućine fluktuirati između svake životinje, ali ono što su otkrili iznenadilo je.
Alexis Noel i njezin tim prikupljali su i proučavali uzorke ušnih voska od različitih životinja. (A. Noel, Z. Zachow i D. Hu, Georgia Tech) "Prikupili smo uzorke mrtvih životinja iz drugog laboratorija u suradnji s Georgia Tech", kaže Noel. Objašnjava kako im je viskoznost uhog voska bila "potpuno ista bez obzira je li od malenog zeca ili velike svinje. Svojstva tekućine bila su identična. "Bez obzira na onečišćenje (izmet, prljavština, prašina, itd.), Ušni vosak nastavio je teći unutar uha.
Noel je smatrao zanimljivim da ušna voska velike životinje ima ista svojstva kao i manja, ali nije se iznenadila u potpunosti, s obzirom da tekućina poput sluznice ili krvi obično ostaje konzistentna za životinje.
Sada naoružan informacijama o svojstvima tekućine u ušima, Noel planira procijeniti maksimalni kapacitet zadržavanja prašine za uši - i ljude i životinje. Radoznala je o tome "koliko prašine je potrebno da bi se došlo do tog usitnjenog stanja."
Zatim dolazi vađenje podataka. "Pregledat ćemo mjesto loma uzoraka ušnog voska s različitim koncentracijama prašine", objašnjava ona. "Dodat ćemo prašinu uzorcima ušnog voska, promatrat ćemo da li se dogodi lom i nacrtati točku loma nasuprot koncentraciji prašine." Noel dodaje da to može pružiti informacije o dugovječnosti budućih filtracijskih sustava.
Ljudski ušni uši učinkovit je za skupljanje prašine, jer stvara mrežicu oko uhovih dlačica. (A. Noel, Z. Zachow i D. Hu, Georgia Tech) Budući da istraživanja traju, odbacivanje potencijalnih aplikacija u ovom trenutku je pomalo preuranjeno, objašnjava Noel. Nastavlja zamišljati sustav za filtriranje zraka u kući koji uključuje tvar u obliku ušice koja je optimizirana za maksimalni kapacitet prašine i loma. Ipak, kotači joj se vrte. Kao entuzijastična obožavateljica svemira, kaže da bi jednog dana voljela da se primijeni na neki svemir.
Beth Rattner, izvršna direktorica Missoula, Instituta za biomikriju sa sjedištem u Montani, rado je saznala za Noelova istraživanja.
"Uvijek smo oduševljeni slušanjem znanstvenika o novim istraživačkim mogućnostima i kako oni mogu nadahnuti kreativne, održivije tehnologije", kaže Rattner. „Posebno je fascinantno to što uključuje uši, nešto s čime svi živimo svaki dan, ali o kojem rijetko razmišljamo. Nadamo se da ćemo jednog dana reći našim čitateljima na AskNature.org o visokotehnološkim filtrima za zrak inspiriranim ušnom voskom, pored filtera za vodu nadahnutih proteinima kitove baleine i akvaporinom. "
AskNature.org je web stranica Instituta za biomimikriju koja omogućuje zajednici pronalaženje, njegu i stvaranje održivih dizajnerskih strategija i rješenja koja su sva nadahnuta prirodom.
Tvrtka Mark Dorfman u Biomimikriji 3.8 - sestrinskoj organizaciji Instituta, radila je kao ljekar biomimikrije 10 godina. Noelovo istraživanje ušiju natjera ga da misli na meduze, na sve stvari.
Kad meduze ispumpaju svoje tijelo, objašnjava on, stvaraju vrtloge koji stvaraju specifičan protok. To može značiti da bi budući sustavi za filtriranje prašine mogli uključivati suspendirane cijevi slične tilima, koje djeluju u tandemu s tvarima sličnim ušima, a sve u nastojanju da na pravi način usmjere, ulove i filtriraju čestice.
Dorfmanova je također zaintrigirala svojstva lomljenja ušiju za koje smatra da bi mogla imati određenu komercijalnu vrijednost.
"Industrijski procesi često su kontinuirani, a ne serijski, tako da je zatvaranje operacija za čišćenje filtracijskih sustava nešto što rukovoditelji pokušavaju izbjeći", kaže on. "Zato ideja o ljepljivim tvarima koje hvataju čestice koje se unose u zrak često nije bila poželjna opcija. Međutim, ako ljepljiva tvar promijeni svoja svojstva nakon zasićenja česticama kako bi otpala bez obzira na mrežni supstrat na koji je bila pričvršćena, mislim da bi to moglo biti od velikog interesa kao održivo rješenje. "
Dorfmanovi kotači također se okreću.
"Možda bi mogao postojati sustav u kojem bi se slojevi nalik ušnom vosku nanosili u slojeve, tako da površinski sloj postane zasićen i propadne, otkriva se novi, novi sloj koji hvata čestice", kaže on. "Još uvijek sam zadivljen činjenicom da priroda uvijek otkriva iznenađujuće nove strategije za nadahnuće rješenja modernih industrijskih izazova."
Za Noela, potraga za rješenjima u prirodi ne završava se na ušnom uhu. Istražila je mačje jezike. Noel je čak imao sreću promatrati tigrov jezik, okolnost koja je nastala nakon što je krajem prošle godine umro tigar Zoološkog vrta Atlante, Kavi.
Mačji jezici prekriveni su fleksibilnim bodljicama koje hvataju zapetine u krznu i razdiru ih. Proučavanje sila probijanja igra se sa svim tim, kaže Noel.
"Zamišljamo neku vrstu jedinstvene aplikacije za četkanje koja se lako čisti, a koja dolazi iz ovog rada mačjeg jezika", kaže Noel. "Lako mogu zamisliti četku za ljude ili kućne ljubimce, ali razmotrit ćemo i alternativne aplikacije poput tehnologija čišćenja tepiha."
Sva ova istraživanja su u najmanju ruku sigurno zanimljiva. Kamo ide odavde?
Recimo samo da ćemo sigurno zadržati uho za buduće detalje.
