De manier waarop libellenlarven de waterstralen beheersen die ze gebruiken om te bewegen en te ademen, kan een reeks technische en medische toepassingen hebben, volgens nieuw onderzoek.

Vandaag gepubliceerd in Bio-inspiratie en biomimetica , de studie van het California Institute of Technology (Caltech), onderzocht hoe Anisoptera-libellenlarven de zich herhalende waterstralen die door hun achterste openingen stromen controleren en aanpassen.

De larven hebben actieve driebladige kleppen, met onafhankelijke controle over elke bijsluiter. De onderzoekers ontdekten dat deze functie de larven in staat stelt om zowel de grootte als de asymmetrie van de jetuitgang te veranderen.

Senior auteur professor Morteza Gharib zei:"De manier waarop de libellenlarven hun unieke aanpassing gebruiken om de straalrichting te regelen, is eerder over het hoofd gezien.

"De asymmetriecontrole door de larven is een intrigerend jetvectoring-mechanisme, anders dan die van inktvissen of salpen die hun trechters of sifons eenvoudig in de gewenste richting wijzen. De straalrichtingen, onderscheiden voor ademhaling en voortstuwing, gevolgen hebben voor hun biologische doeleinden.

"In combinatie met de veranderende klepmaat, de diagonale ademhalingsstraal van de larven lijkt het inademingsproces te bevorderen en het opnieuw inademen van de uitgeademde vloeistof te voorkomen. De rechte voortstuwende jetting, In de tussentijd, lijkt te helpen bij de productie en het gebruik van de stuwkracht."

Hoofdauteur Dr. Chris Roh zei:"Naast een beter inzicht in de libellenlarven, onze bevindingen hebben bredere implicaties, zowel op technisch als biomedisch gebied. De mechanismen die we hebben geïdentificeerd, kunnen worden toegepast op verschillende technische gebieden die straalbesturing gebruiken.

"Bijvoorbeeld, synthetische jets winnen aan populariteit op gebieden als flow control, voortstuwing en warmteoverdracht. De dynamische asymmetriecontrole van de libel bij de opening zou een nieuwe manier kunnen zijn om de richting van de straal in synthetische straalsystemen aan te passen. Als de asymmetrische openingsregeling is geïntegreerd in synthetische jets, de systemen kunnen mogelijk een meer divers stromingsprofiel bereiken."

De klepbladen van de larven kunnen ook belangrijke toepassingen hebben in medische apparaten waar stroomregeling een cruciaal element is.

Professor Gharib legde uit:"De jetvectoring die we hebben waargenomen, zou ook kunnen worden toegepast bij de ontwikkeling van prothetische hartkleppen. De huidige driebladige prothetische hartkleppen lijden aan een mismatch tussen prothese en patiënt, die wordt veroorzaakt door de onnatuurlijke bloedstroom die na verloop van tijd bloedstolsels of infectie in de wanden van de aortastam kan veroorzaken.

"In dit verband, een klepasymmetrie zou nuttig kunnen zijn als instelbare parameter, die de bloedstroom van de prothese kan afstemmen op de natuurlijke bloedstroom van individuele patiënten."