Os super-heróis dos quadrinhos da Marvel Homem-Formiga e a Vespa - estrelas nom de guerre do filme homônimo de 2018 - possuem a capacidade de encolher temporariamente para o tamanho de insetos, enquanto retém a massa e a força de seus corpos humanos normais. Mas um novo estudo sugere que, quando do tamanho de um bug, O Homem-Formiga e a Vespa enfrentariam sérios desafios, incluindo a privação de oxigênio.

Esses desafios, junto com suas tecnologias microfluídicas de solução, será descrito pelo aluno de graduação em mecânica de engenharia Max Mikel-Stites, da Virginia Tech, na 71ª Reunião Anual da American Physical Society's Division of Fluid Dynamics, que acontecerá de 18 a 20 de novembro no Georgia World Congress Center em Atlanta, Geórgia.

Mikel-Stites e seu conselheiro, Anne Staples, professor associado do departamento de engenharia biomédica e mecânica da Virginia Tech, normalmente estudam a dinâmica dos fluidos biológicos, com um foco particular na respiração dos insetos e fluxos de fluidos à escala dos insetos. O laboratório de Staples desenvolveu dispositivos microfluídicos inspirados em sistemas respiratórios de insetos, nos quais a taxa de fluxo e a direção do fluxo através de canais individuais no dispositivo podem ser controlados sem o uso de válvulas.

O trabalho, que será discutido em uma apresentação separada na reunião do DFD, poderia reduzir a maquinaria de acionamento necessária para dispositivos microfluídicos usados ​​em muitos campos científicos diferentes, e torná-los mais portáteis e econômicos. "Aplicar essa perspectiva ao Homem-Formiga e à Vespa parecia uma coisa simples de se fazer, "disse Mikel-Stites.

Em sua análise, os pesquisadores determinaram que a densidade atmosférica - basicamente, o número de moléculas (digamos, de oxigênio) em um determinado volume de ar - experimentado pelos heróis do tamanho de um inseto é reduzido a um nível quase idêntico ao da chamada "zona da morte do Monte Everest, "onde não há oxigênio suficiente para um humano respirar." Embora a densidade atmosférica real seja a mesma para um inseto e um humano, a densidade atmosférica subjetiva experimentada por um ser humano que se reduz às mudanças de tamanho dos insetos, "Mikel-Stites explicou." Por exemplo, uma pessoa de tamanho normal que respira fundo pode esperar inalar um certo número de moléculas de oxigênio. Contudo, quando essa pessoa é reduzida ao tamanho de uma formiga, apesar de ainda precisar do mesmo número de moléculas de oxigênio, muito menos estão disponíveis em uma única lufada de ar.

A "zona de morte" começa para um humano de tamanho normal com cerca de 8, 000 metros acima do nível do mar. Os super-heróis encolhidos, os pesquisadores calcularam, pareceria que estavam a uma altitude de 7, 998 metros, e isso causaria um caso sério - senão mortal - de mal-estar da altitude.

"Para quem não está aclimatado, os sintomas da doença da altitude variam de dor de cabeça e tontura ao acúmulo de líquido nos pulmões e no cérebro, e possivelmente a morte. Isso ocorre em parte porque as pessoas podem responder tentando respirar mais rapidamente, para aumentar a ingestão de oxigênio, e porque o corpo está tentando funcionar com menos oxigênio do que normalmente faz, " ele disse.

E essa não é a extensão dos problemas do Homem-Formiga e da Vespa, a equipe encontrou. Com base em uma relação conhecida como lei de Kleiber, que correlaciona a taxa metabólica de um animal ao seu tamanho, os pesquisadores descobriram que as taxas metabólicas por unidade de massa dos super-heróis em tamanho de inseto aumentariam em aproximadamente duas ordens de magnitude - assim como suas demandas de oxigênio.

Mas nem tudo está perdido - graças à ciência. De acordo com Mikel-Stites, o uso de componentes microfluídicos, como bombas Knudsen (que são acionadas por gradientes de temperatura) e compressores de gás em microescala, poderia ser embutido nos capacetes do Homem-Formiga e da Vespa para ajudá-los a respirar em microescala.