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Cómo los diseños de avispas y aguijones de abejas ayudan a aliviar el dolor


La próxima vez que te pique una avispa o una abeja, considera el aguijón con un diseño elegante que te causó mucho dolor.


Jeff Grabmeier, The Ohio State University

En un nuevo estudio, los investigadores encontraron que los aguijones de las dos especies son aproximadamente cinco veces más suaves en la punta que en la base para facilitar la perforación de la piel. Los aguijones son más duros cerca del cuerpo del insecto, por lo que no se doblan demasiado ni se rompen cuando usted grita de dolor.

“Las avispas y las abejas no quieren crear demasiado dolor para comenzar, y creemos que la punta más suave hace que sea menos probable que note la inserción inicial”, dijeron Bharat Bhushan, Eminent Scholar de Ohio y el profesor Howard D. Winbigler. de ingeniería mecánica en la Universidad Estatal de Ohio.

“Si sintieras el dolor de inmediato, reaccionarías y aplastarías al insecto antes de que terminara de inyectar su veneno”.

Bhushan realizó el estudio con colegas del Instituto Indio de Tecnología (IIT), dirigido por Navin Kumar, profesor asociado de ingeniería mecánica. Fue publicado el 8 de octubre de 2018 en Nature Scientific Reports .

Los científicos recolectaron avispas ( Vespula vulgaris ) y abejas ( Apis cerana ) cerca de IIT. Examinaron el aguijón con detalles sin precedentes utilizando sofisticadas imágenes en 3D, una herramienta para medir la dureza y la elasticidad, y modelos numéricos para calcular el ángulo de penetración más eficiente.

“Cuando realmente estudias estos aguijones, ves lo elegantes y mecánicos que son”, dijo Bhushan, quien se da cuenta de que “elegante” probablemente no sea la primera palabra que una persona piense después de ser picada.

“Otras palabras pueden venir a la mente primero”, dijo con una risa. “Pero cuando lo miras desde la perspectiva de un ingeniero, los aguijones realmente tienen un diseño elegante”.

Los aguijones de las abejas y las avispas son diferentes en algunos aspectos. Las avispas son curvas, por ejemplo, mientras que las de las abejas son rectas. Pero tienen mucho en común.

En ambas especies, los aguijones tienen dos lancetas dentadas (piense en agujas) que se proyectan desde el extremo del aguijón. Las lancetas se mueven hacia adelante y hacia atrás para perforar la piel. Un canal entre los dos entrega veneno.

Las imágenes mostraron que los aguijones tenían espacios huecos para reducir el peso mientras mantenían la fuerza.

“Es un diseño inteligente para optimizar las propiedades mecánicas de los aguijones sin ser demasiado pesados”, dijo Bhushan.

Además de ser más suave en la punta, el estudio mostró que los aguijones eran aproximadamente siete veces más elásticos en la punta que en la base.

“Las diferencias en la dureza y la rigidez a lo largo de la longitud del aguijón ayudan a garantizar que pueda penetrar lo más profundo posible mientras mantiene su estructura”, dijo.

Los hallazgos sugieren que las abejas y las avispas probablemente no picarían directamente en la piel de una persona. Los investigadores calcularon que el ángulo más eficiente para la penetración sería de 6 grados para el aguijón de abeja y 10 grados para el aguijón de avispa. Estos son los ángulos que mejor mantendrían la estabilidad estructural de los aguijones.

En un estudio anterior similar, Bhushan y sus colegas investigaron la probóscide de los mosquitos, la parte que perfora la piel para extraer la sangre. ¿Por qué la fascinación por los insectos que perforan nuestra piel?

Como ingeniero que ha hecho una carrera en el diseño de productos inspirados en la naturaleza, Bhushan tiene una razón práctica. Él cree que los científicos pueden diseñar una microaguja mejor e indolora para fines médicos imitando algunos de los elementos de diseño de abejas, avispas y mosquitos.

Por ejemplo, cree que las agujas deben diseñarse para ser más suaves en la punta para disminuir el dolor en la inserción, al igual que las partes puntiagudas de los insectos. Los profesionales de la salud podrían incluso utilizar los resultados de este estudio en el mejor ángulo para la inserción del aguijón para guiar su uso de una nueva microaguja.

“Estamos tratando de poner en uso productivo lo que aprendimos sobre los aguijones de los insectos al imaginar el diseño de una mejor microaguja”, dijo Bhushan.

Más información: Rakesh Das et al, Evaluación biomecánica de aguijones de avispas y abejas, Informes científicos (2018). DOI: 10.1038 / s41598-018-33386-y 

Referencia del diario: Informes científicos  

Proporcionado por: La Universidad Estatal de Ohio

FUENTE: phys.org


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