Peu de créatures sur terre sont aussi universellement détestées que les moustiques. Au-delà de leurs bouchées bourdonnantes et irritantes incessantes, ces minuscules insectes peuvent en fait être assez dangereux car ils sont également des vecteurs pour les infections virales, bactériennes et parasites potentiellement mortelles, notamment paludisme et dengue fièvre.
Les données indiquent que les maladies transmises par les moustiques réclament Un million de vies dans le monde chaque année. Cependant, alors que la plupart des gens se concentrent sur le maintien de ces ravageurs persistants à haut niveau hors de leur maison, les scientifiques de l’Université Purdue de l’Indiana croient qu’ils peuvent tenir la clé pour faire progresser la détection des catastrophes naturelles.
Le professeur de l’Université Purdue, Pablo Zavattieri, tient une tête de moustique imprimée en 3D. Son équipe recrée des antennes de moustiques pour mieux étudier leur sensibilité aux vibrations, ce qui peut améliorer la façon dont les catastrophes naturelles sont surveillées et détectées.
Crédit: Photo de l’Université Purdue / Drew Stone
L’étude explore la sensibilité des antennes des moustiques aux vibrations et à leur rôle potentiel dans la détection et la surveillance des tremblements de terre et des tsunamis.
«Nous sommes encore dans les premiers stades, mais nous sommes assez optimistes que nous apprendrons au moins beaucoup», dit Pablo Zavattieri, PhDJerry M. et Lynda T. Engelhardt Professeur de génie civil à l’Université Purdue et l’un des auteurs de l’étude. «S’inspirant de la nature et l’utiliser pour faire progresser la recherche scientifique a été une caractéristique centrale de l’ingénierie depuis le tout début.»
Plonger dans la recherche
Les moustiques manquent d’oreilles traditionnelles et utilisent plutôt leurs antennes pour détecter le son, ce qui leur permet de se concentrer sur des signaux importants même au milieu du bruit de leurs propres battements d’ailes. Leur audition est remarquablement sensible, très sélective en fréquence et améliorée par un réseau complexe de Neurones efférents auditifs.
En analysant l’arrangement et la morphologie des poils sensoriels sur leurs antennes, Phani Saketh Dasika, doctorat d’ingénierie civile et de construction et l’un des auteurs de l’étude, estime que ces adaptations améliorent la sensibilité auditive et aident les moustiques à distinguer les sons clés dans leur environnement.
«En utilisant une imagerie micro-CT avancée pour créer des modèles de CAO à haute fidélité pour une analyse par éléments finis, nous avons constaté que les caractéristiques architecturales des antennes moustiques permettent des espèces – et la détection de cible acoustique spécifique au sexe, même au milieu des signaux non cibles comme leurs propres battements d’ailes», Dasika explique.
Minuscules insectes, gros impact
Alors que l’équipe travaille sur la recréation d’antennes de moustiques grâce à l’impression 3D en expérimentant différents matériaux et tailles pour les tests de fréquence, ils croient que leurs résultats fournissent des informations précieuses sur la façon dont ces structures pourraient inspirer le développement de capteurs acoustiques avancés.
«En modélisant et en contrastant la réponse de l’antenne des espèces de moustiques en utilisant le son à des fins différentes, des partenaires auditifs ou des écoutes sur les grenouilles, nous avons pu taquiner les caractéristiques de modulation de la sensibilité auditive et du réglage», ajoute Ximena Bernal, PhDun professeur de sciences biologiques au Purdue’s College of Science et l’un des co-auteurs de l’étude dans un communiqué de presse.
«Comprendre le fonctionnement de ces structures est la première étape vers le développement de capteurs acoustiques inspirés par leurs antennes sensibles.»
Professeur de l’Université Purdue Ximena Bernal Studies Comment les ennemis naturels façonnent les systèmes de communication animale, en se concentrant sur les moustiques qui écoutent les grenouilles.
Crédit: Photo de l’Université Purdue / Alisha Willett
Pendant ce temps, Zavattieri suggère que les antennes des moustiques pourraient également inspirer la création de matériaux intelligents de rendement au bruit. Ceux-ci, qui peuvent incorporer des canaux microfluidiques ou des métamatériaux réglables, pourraient conduire à des innovations telles que des panneaux d’inoniments pour les bâtiments, des écouteurs de coquence au bruit ou même des dispositifs de masquage acoustiques.
«Imaginez des environnements urbains équipés de capteurs bio-inspirés, semblables à des« grandes oreilles », capables de discerner des sons spécifiques au milieu de l’agitation de la vie urbaine», conclut Zavattieri.
«En période de crise – comme des tremblements de terre ou d’autres catastrophes – ces capteurs deviennent inestimables, détectant rapidement de faibles signaux de détresse et guidant les efforts de sauvetage pour ceux qui en ont besoin.»
L’étude a été publié dans le journal ACTA Biomaterialia.
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