Les auteurs d'un nouvel article publié dans Journal de la Royal Society Interface , "Pipettes d'inspiration végétale", s'est inspiré de l'hépatique, une plante largement répandue, pour la création d'une pipette bioinspirée. Nous avons demandé à l'un des auteurs, Hirofumi Wada, à propos de l'étude.

Qu'est-ce qui a inspiré l'étude?

Il y a deux ans, par chance, J'ai fait la connaissance du Dr Tetsuya Hisanaga, qui est biologiste du développement des plantes. Il m'a montré une photo d'une hépatique (Marchantia polymorpha) attrapant une grosse goutte d'eau, qui a attiré mon attention en tant que physicien. Cette interaction a inspiré l'idée de ce travail.

À ce moment-là, mon élève Keigo Nakamura venait de commencer son master. Il cherchait un sujet de recherche sur la capillarité. Nous avons d'abord commencé le projet pour comprendre comment l'organe de l'hépatique peut saisir l'eau, mais nous avons rapidement réorienté le projet vers la conception d'une technologie bioinspirée. Nous avons été convaincus par nos co-auteurs biologistes que les vraies hépatiques sont trop complexes pour être étudiées avec une approche physique.

La première génération de modèles en plastique imitait exactement la forme de l'hépatique et montrait un ménisque compliqué qui était difficile à analyser. Nous avons inversé la structure du modèle, et concentré sur ses comportements physiques de base. Nakamura a ensuite joué avec les modèles imprimés en 3D et a découvert plusieurs propriétés remarquables, telles que la capture d'eau dépendante de la vitesse et la chute induite par l'inclinaison. À ce moment, nous étions convaincus qu'il pouvait s'agir d'une pipette. Nous avons ensuite conçu des expériences systématiques pour rechercher dans divers espaces de paramètres, comme décrit dans le papier.

Pourquoi l'impression 3D est-elle utilisée pour la création des pipettes ?

Nous voulions concevoir une expérience de précision de modèles physiques avec des paramètres géométriques contrôlés pour une étude quantitative. L'impression 3-D assistée par ordinateur était la meilleure approche à cette fin. Avant ce projet, nous n'avions aucune expérience avec une imprimante 3D. Cependant, notre département dispose d'un centre de fabrication avec des techniciens et plusieurs imprimantes 3D à notre disposition. Les techniciens ont fourni un grand soutien au début, etc, Nakamura est devenu un expert dans la fabrication avec les imprimeurs. L'utilisation d'une imprimante 3D pour créer divers modèles en plastique avec lesquels jouer n'était pas difficile, mais plutôt, très amusant.

Pourquoi les résultats de l'article sont-ils importants ?

Premièrement, le résultat principal de notre étude est facilement accessible à tous. Il est également amusant et contre-intuitif de voir un appareil aussi simple prendre autant d'eau. Notre étude, pour la première fois, éclaire l'aspect biomécanique de l'hépatique, qui est une plante terrestre présente dans presque tous les habitats disponibles sur Terre.

En plus de ces raisons académiques, notre étude apporte une nouvelle perspective sur la façon de traiter une grosse goutte d'eau, qui pourraient trouver des applications futures dans différents domaines de l'ingénierie. Une possibilité est l'ingénierie médicale. Nous envisageons que les pipettes pourraient être une option peu coûteuse pour le pipetage dans des situations à faibles ressources (par exemple, les petites cliniques dans les pays en développement). Plus réaliste, nous envisageons leur utilisation lors de l'enseignement des sciences dans les écoles.

Nous sommes une équipe de physiciens et de biologistes, et espérons donc que ces résultats seront pertinents pour la recherche des physiciens travaillant avec la matière molle et la biophysique. En outre, nous espérons que les ingénieurs et les concepteurs de produits seront intéressés par notre travail, et que cette étude sera accessible aux étudiants et aux enseignants.

"Nous envisageons que les pipettes pourraient être une option peu coûteuse pour le pipetage dans des situations de ressources limitées."

Pourquoi avez-vous décidé de vous soumettre à Interface ?

Nous croyons Interface est le meilleur endroit pour publier ce travail, puisque la revue fournit un point de rencontre unique de la physique, la biologie, et ingénierie, avec une visibilité et un niveau élevé. Globalement, nous sommes satisfaits de notre expérience, et sommes vraiment ravis d'avoir publié notre article dans Interface . Nous avons reçu trois rapports d'examen qui ont été constructifs et utiles :ils nous ont aidés à améliorer considérablement le document. La phase de révision était un peu serrée, avec seulement trois semaines pour terminer notre révision. Le délai semblait strict. Cependant, le processus a été rapide, précis, et raisonnable, et il n'y a eu aucune frustration tout au long du processus éditorial. Nous apprécions grandement le traitement et l'édition soignés et précis de notre article par l'éditeur et l'équipe de publication.

Quelle est la prochaine étape pour vous/votre groupe ?

Nous souhaitons prolonger ce travail en incluant l'élasto-capillarité, c'est-à-dire les déformations élastiques d'un objet flexible par la tension superficielle d'un liquide. Nous sommes également intéressés par la création de nouveaux systèmes bioinspirés et l'exploration de la physique sous-jacente.