Aproximando-se de um ponto de decisão, mapas de tráfego online recomendam uma rota menos congestionada em relação às outras vias com vários pontos lentos. Para a maioria de nos, a escolha parece clara. Ainda, Você já se perguntou se essa preferência coletiva por um caminho pode resultar em um novo engarrafamento ao longo da estrada escolhida? De fato, os congestionamentos de tráfego mudam constantemente à medida que o acúmulo de preferências dos motoristas pelo "caminho mais rápido" cria novos problemas. Esses grupos alternados em um sistema são chamados de oscilação de rede. De estradas a roteadores de cabos de computador e vasos sanguíneos, nossa vida é tecida em redes de redes. Oscilação é um fenômeno onipresente de redes, que são caracterizados por conjuntos de nós e caminhos para escolher.

Cientistas do Center for Soft and Living Matter, dentro do Institute for Basic Science (IBS) na Coreia do Sul, em colaboração com a Academia Polonesa de Ciências (PAN), relatam que descobriram oscilações espontâneas em redes de gotículas microfluídicas. Os cientistas modelaram com sucesso canais de rede semelhantes aos nossos capilares sanguíneos da maneira mais simples, contendo um ou dois loops. Eles também sugerem que a colisão entre as células do sangue e a irregularidade da espessura podem amortecer as oscilações nas redes biológicas. Este estudo pode nos ajudar a entender o surgimento e o comportamento correspondente das oscilações do fluxo sanguíneo nas redes microvasculares.

Reconhecido por seu potencial de processamento de amostras em gotículas isoladas por meio de microcanais, a microfluídica é um dos campos mais promissores para novos experimentos e inovações científicas. Apesar de tal potencial, estudos microfluídicos anteriores são limitados a canais simples onde tal oscilação não estaria presente. Os cientistas do IBS desenvolveram um novo sistema experimental para investigar o tráfego de gotículas em redes intrincadas. Composto por diferentes ramos, cada um com loops internos, as redes microfluídicas estão em uma forma simétrica para que cada ramo tenha uma probabilidade igual de ser escolhido por gotículas. (FIG, 1a)

No experimento, gotículas inicialmente se espalham uniformemente na rede, assim como longas cadeias de vagões movendo-se em intervalos regulares. (FIG, 1b) Conforme o tempo passa, eles lentamente se organizam em um rebanho, como se estivesse entupido naquele galho enquanto deixava o outro galho limpo. Esse bando oscila periodicamente entre os dois ramos principais (Fig. 1c-d). Dr. Olgierd Cybulski, o primeiro autor e co-correspondente deste estudo disse:"Provamos que essa oscilação é um fenômeno persistente e autossustentável em redes microfluídicas. Mesmo quando as dimensões e topologias de uma rede variam, as oscilações espontâneas foram encontradas de forma consistente. Isso explica os mecanismos da oscilação persistente nos capilares sanguíneos, que foi descoberto há quase cem anos. "

Surpreendentemente, este estudo demonstra como essa oscilação persistente é regulada pela natureza. Oscilações em grande escala nas redes vasculares podem causar um desequilíbrio do fluxo sanguíneo, resultando em pressão alta e privação de oxigênio. Os pesquisadores descobriram que adicionar uma variável aleatória a uma rede por meio de simulação de computador alivia o congestionamento do tráfego de sangue. Isso sugere que as irregularidades do fluxo sanguíneo, como colisões de células ou variedades de diâmetro, nos ajudam a evitar oscilações perigosas em uma rede microvascular.

“Este estudo revela o mecanismo das redes microfluídicas, aumentando nossa compreensão sobre os capilares sanguíneos, "explicou Bartosz Grzybowski, um líder de grupo do centro IBS e co-autor correspondente do estudo. "Aprendendo com a natureza, sistemas microfluídicos feitos pelo homem fornecerão uma nova plataforma para dividir e mesclar gotículas no futuro, usando oscilações de rede, " ele adiciona.

O estudo é publicado em Física da Natureza .