Los ingenieros del MIT pueden predecir c\u00f3mo las camas de pelo peque\u00f1o y blando, como las que recubren las superficies dentro del cuerpo humano, se doblar\u00e1n en respuesta al flujo de fluido.<\/p>\n
Los ingenieros predicen c\u00f3mo el fluido fluir\u00e1 doblar\u00e1 diminutos pelos que alinean los vasos sangu\u00edneos y los intestinos.<\/p>\n
Nuestros cuerpos est\u00e1n forrados en el interior con suaves y microsc\u00f3picas alfombras de cabello, desde las extensiones de c\u00e9sped en nuestros papilas gustativas, hasta camas difusas de microvillos en nuestros est\u00f3magos, hasta hilos de prote\u00edna superfina a trav\u00e9s de nuestros vasos sangu\u00edneos.\u00a0Estas proyecciones peludas, ancladas a superficies blandas, se doblan y se retuercen con las corrientes de los fluidos en los que est\u00e1n inmersos.<\/p>\n
Ahora los ingenieros en el MIT han encontrado una manera de predecir c\u00f3mo tan diminutos, suaves camas de cabello se doblar\u00e1 en respuesta al flujo de fluido.\u00a0A trav\u00e9s de experimentos y modelado matem\u00e1tico, encontraron que, no es de extra\u00f1ar, los pelos r\u00edgidos tienden a mantenerse erguidos en un flujo de fluido, mientras que los pelos m\u00e1s el\u00e1sticos y ca\u00eddos ceden f\u00e1cilmente a una corriente.<\/p>\n
Hay, sin embargo, un punto dulce en el que los pelos, doblados en el \u00e1ngulo recto, con una elasticidad ni demasiado blanda ni r\u00edgida, pueden afectar al fluido que fluye a trav\u00e9s de ellos.\u00a0Los investigadores descubrieron que tales pelos en \u00e1ngulo se enderezan cuando el fluido fluye contra ellos.\u00a0En esta configuraci\u00f3n, los pelos pueden retardar un flujo de fluido, como una rejilla temporalmente elevada.<\/p>\n
Los resultados, publicados esta semana en la revista\u00a0Nature Physics<\/em>\u00a0, pueden ayudar a iluminar el papel de las superficies peludas en el cuerpo.\u00a0Por ejemplo, los investigadores postulan que los pelos en \u00e1ngulo en los vasos sangu\u00edneos y los intestinos pueden doblarse para proteger los tejidos circundantes de los flujos de fluido en exceso.<\/p>\n Los hallazgos tambi\u00e9n pueden ayudar a los ingenieros a dise\u00f1ar nuevos dispositivos microflu\u00eddicos, como v\u00e1lvulas hidr\u00e1ulicas y diodos – peque\u00f1os chips que dirigen el flujo de fluido a trav\u00e9s de varios canales, a trav\u00e9s de patrones de pelos diminutos y angulosos.<\/p>\n “A muy peque\u00f1as escalas, es muy dif\u00edcil dise\u00f1ar cosas con funcionalidades que se puedan cambiar”, dice Anette (Peko) Hosoi, Profesor Neil y Jane Pappalardo de Ingenier\u00eda Mec\u00e1nica y decano asociado de la Escuela de Ingenier\u00eda.\u00a0“Estos cabellos angulados pueden usarse para fabricar un diodo fluido que cambia de alta resistencia a baja cuando el fluido fluye en una direcci\u00f3n frente a otra”.<\/p>\n Hosoi es coautor del art\u00edculo, junto con el autor principal y postdoctoral del MIT Jos\u00e9 Alvarado, ex-estudiante de posgrado Jean Comtet, y Emmanuel de Langre, profesor del Departamento de Mec\u00e1nica de la \u00c9cole Polytechnique.<\/p>\n De la piel del gato a los cepillos para el cabello<\/strong><\/p>\n “Se ha hecho mucho trabajo a gran escala, estudiando fluidos como el viento que fluye a trav\u00e9s de un campo de hierba o de trigo, y c\u00f3mo doblar o cambiar la forma de un objeto afecta la impedancia o flujo de fluido”, dice Alvarado.\u00a0“Pero ha habido muy poco trabajo a peque\u00f1a escala que pueda ser aplicable a pelos biol\u00f3gicos”.<\/p>\n Para investigar el comportamiento de pelos muy peque\u00f1os en respuesta al fluido fluido, el equipo fabric\u00f3 mullidas capas de pelo cortando l\u00e1ser diminutos agujeros en l\u00e1minas de acr\u00edlico, luego llen\u00f3 los agujeros con pol\u00edmero l\u00edquido.\u00a0Una vez solidificados, los investigadores eliminaron las capas de pelo de pol\u00edmero de los moldes de acr\u00edlico.<\/p>\n De esta manera, el equipo fabric\u00f3 m\u00faltiples camas de pelo, cada una del tama\u00f1o de un peque\u00f1o Post-it.\u00a0Para cada cama, los investigadores alteraron la densidad, el \u00e1ngulo y la elasticidad de los pelos.<\/p>\n “Los m\u00e1s densos son comparables a la piel de gato de pelo corto, y los m\u00e1s bajos son algo como cepillos de metal”, dice Alvarado.<\/p>\n El equipo entonces estudi\u00f3 la forma en que los pelos respond\u00edan al fluido fluido, colocando cada cama en un re\u00f3metro – un instrumento que consist\u00eda en un cilindro dentro del otro.\u00a0Los cient\u00edficos normalmente llenan el espacio entre los cilindros con un l\u00edquido, luego giran el cilindro interior y miden el par generado cuando el l\u00edquido arrastra el cilindro exterior a lo largo.\u00a0Los cient\u00edficos pueden entonces utilizar este par medido para calcular la viscosidad del l\u00edquido.<\/p>\n Para sus experimentos, Alvarado y Hosoi alinearon el cilindro interior del re\u00f3metro con cada lecho de pelo y llenaron el espacio entre los cilindros con un aceite viscoso similar a la miel.\u00a0El equipo entonces midi\u00f3 el par generado, as\u00ed como qu\u00e9 tan r\u00e1pido el cilindro interior estaba girando.\u00a0A partir de estas mediciones, el equipo calcul\u00f3 la impedancia, o resistencia al flujo, creada por los pelos.<\/p>\n “Lo sorprendente es lo que sucedi\u00f3 con los pelos angulosos”, dice Alvarado.\u00a0“Vimos una diferencia en la impedancia dependiendo de si flu\u00eda fluido con o contra el grano.\u00a0B\u00e1sicamente, los pelos estaban cambiando de forma y cambiando el flujo alrededor de ellos. “<\/p>\n “F\u00edsica interesante”<\/strong><\/p>\n Para estudiarlo m\u00e1s a fondo, el equipo, liderado por Comtet, desarroll\u00f3 un modelo matem\u00e1tico para caracterizar el comportamiento de los cabellos blandos en presencia de un fluido fluido.\u00a0Los investigadores elaboraron una f\u00f3rmula que tiene en cuenta variables tales como la velocidad de un fluido y las dimensiones del cabello, para calcular la velocidad reescalada – un par\u00e1metro que describe la velocidad de un fluido frente a la elasticidad de un objeto dentro de ese fluido.<\/p>\n Encontraron que si la velocidad de reescalado es demasiado baja, los pelos son relativamente resistentes al flujo y se doblan s\u00f3lo ligeramente en respuesta.\u00a0Si la velocidad de reescalado es demasiado alta, los pelos son f\u00e1cilmente doblados o deformados en el flujo de fluido.\u00a0Pero en el medio, como dice Alvarado, “la f\u00edsica interesante comienza a suceder”.<\/p>\n En este r\u00e9gimen, un cabello con cierto \u00e1ngulo o elasticidad presenta una “respuesta de resistencia asim\u00e9trica” \u200b\u200by s\u00f3lo se enderezar\u00e1 si el fluido fluye contra el grano, lo que hace que el fluido disminuya.\u00a0Un fluido que fluye desde casi cualquier otra direcci\u00f3n dejar\u00e1 los pelos en \u00e1ngulo – y la velocidad del fluido – imperturbables.<\/p>\n Este nuevo modelo, dice Alvarado, puede ayudar a los ingenieros a dise\u00f1ar dispositivos microflu\u00eddicos, forrados con pelos angulosos, que dirigen pasivamente el flujo de fluidos a trav\u00e9s de un chip.<\/p>\n Hosoi dice que los dispositivos microflu\u00eddicos tales como diodos hidr\u00e1ulicos son una pieza esencial para el desarrollo de sistemas hidr\u00e1ulicos complejos que en \u00faltima instancia pueden hacer un trabajo real.<\/p>\n “Las computadoras y los tel\u00e9fonos celulares fueron posibles gracias a la invenci\u00f3n de la electr\u00f3nica de bajo costo, de estado s\u00f3lido y en peque\u00f1a escala”, dice Hosoi.\u00a0“En los sistemas hidr\u00e1ulicos, no hemos visto ese tipo de revoluci\u00f3n porque todos los componentes son complejos en s\u00ed mismos.\u00a0Si puede fabricar peque\u00f1as y baratas bombas de fluido, diodos, v\u00e1lvulas y resistencias, entonces deber\u00eda ser capaz de desatar la misma complejidad que vemos en sistemas electr\u00f3nicos, en sistemas hidr\u00e1ulicos.\u00a0Ahora se ha descubierto el diodo hidr\u00e1ulico de estado s\u00f3lido.<\/p>\n Esta investigaci\u00f3n es apoyada, en parte, por la Defense Advanced Research Projects Agency y la US Army Research Office.<\/p>\n Fuente:<\/strong> MIT<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Los ingenieros del MIT pueden predecir c\u00f3mo las camas de pelo peque\u00f1o y blando, como las que recubren las superficies dentro del cuerpo humano, se doblar\u00e1n en respuesta al flujo de fluido.<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":6806,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[370],"tags":[],"class_list":["post-6805","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-salud"],"yoast_head":"\n