Les super-héros de bandes dessinées Marvel Ant-Man et la Guêpe - les stars du nom de guerre du film éponyme de 2018 - ont la capacité de se réduire temporairement à la taille d'insectes, tout en conservant la masse et la force de leur corps humain normal. Mais une nouvelle étude suggère que, lorsqu'il est de la taille d'un bogue, Ant-Man et la Guêpe feraient face à de sérieux défis, y compris la privation d'oxygène.

Ces défis, avec leurs technologies de solution-microfluidique, sera décrit par Max Mikel-Stites, étudiant diplômé en génie mécanique de Virginia Tech, lors de la 71e réunion annuelle de la Division of Fluid Dynamics de l'American Physical Society, qui aura lieu du 18 au 20 novembre au Georgia World Congress Center à Atlanta, Géorgie.

Mikel-Stites et son conseiller, Anne Staples, professeur agrégé au département de génie biomédical et de mécanique de Virginia Tech, étudier normalement la dynamique des fluides biologiques, avec un accent particulier sur la respiration des insectes et les écoulements de fluides à l'échelle des insectes. Le laboratoire de Staples a développé des dispositifs microfluidiques inspirés des systèmes respiratoires des insectes dans lesquels le débit et la direction du flux à travers les canaux individuels du dispositif peuvent être contrôlés sans utiliser de valves.

L'oeuvre, qui sera discuté dans une présentation séparée lors de la réunion du DFD, pourrait réduire la machinerie d'actionnement nécessaire pour les dispositifs microfluidiques utilisés dans de nombreux domaines scientifiques différents, et les rendre plus portables et économiques. "Appliquer cette perspective à Ant-Man et la Guêpe semblait être une chose simple à faire, ", a déclaré Mikel-Stites.

Dans leur analyse, les chercheurs ont déterminé que la densité atmosphérique—essentiellement, le nombre de molécules (disons, d'oxygène) dans un volume d'air donné - vécu par les héros de la taille d'un insecte est réduit à un niveau presque identique à celui de la soi-disant "zone de mort" du mont Everest, " où il n'y a pas assez d'oxygène pour qu'un humain puisse respirer. " Alors que la densité atmosphérique réelle est la même pour un insecte et un humain, la densité atmosphérique subjective vécue par un humain qui se réduit aux changements de taille des insectes, " a expliqué Mikel-Stites. " Par exemple, une personne de taille normale prenant une profonde inspiration peut s'attendre à inhaler un certain nombre de molécules d'oxygène. Cependant, quand cette personne est réduite à la taille d'une fourmi, malgré le besoin du même nombre de molécules d'oxygène, beaucoup moins sont disponibles dans une seule bouffée d'air.

La "zone de la mort" commence pour un humain de taille normale d'environ 8 ans, 000 mètres d'altitude. Les super-héros rétrécis, les chercheurs ont calculé, auraient l'impression d'être à une altitude de 7, 998 mètres, et cela constituerait un cas grave, voire mortel, de mal de l'altitude.

"Pour quelqu'un qui n'est pas acclimaté, les symptômes du mal de l'altitude vont des maux de tête et des étourdissements à l'accumulation de liquide dans les poumons et le cerveau, et peut-être la mort. Cela se produit en partie parce que les gens peuvent réagir en essayant de respirer plus rapidement, augmenter leur apport en oxygène, et parce que le corps essaie de fonctionner avec moins d'oxygène qu'il ne le fait normalement, " il a dit.

Et ce n'est pas l'étendue des problèmes d'Ant-Man et de la Guêpe, l'équipe a trouvé. Basé sur une relation connue sous le nom de loi de Kleiber, qui corrèle le taux métabolique d'un animal à sa taille, les chercheurs ont découvert que les taux métaboliques par unité de masse des super-héros à la taille d'un insecte augmenteraient d'environ deux ordres de grandeur, tout comme leurs besoins en oxygène.

Mais tout n'est pas perdu, grâce à la science. Selon Mikel-Stites, l'utilisation de composants microfluidiques tels que les pompes Knudsen (qui sont entraînées par des gradients de température) et les compresseurs de gaz à micro-échelle, pourrait être intégré dans les casques d'Ant-Man et de la Guêpe pour les aider à respirer à l'échelle microscopique.