Análise estrutural revela como os cílios humanos promovem a drenagem da água

Ao longo da evolução humana, os pelos corporais e faciais diminuíram notavelmente, mas os cílios permaneceram uma característica distintiva. A finalidade fisiológica ou funcional dos cílios – tradicionalmente considerada para capturar poeira ou filtrar o ar – tem sido debatida há muito tempo.

No entanto, uma equipa de investigadores chineses elucidou recentemente as características das pestanas humanas. Seu estudo revela que os cílios consistem em um conjunto de fibras hidrofóbicas, curvas e flexíveis, apresentando micro-catracas de superfície e uma macro-curvatura que se aproxima da curva de Braquistócrona. Esta estrutura permite que os cílios expulsem rápida e direcionalmente o líquido que entra, preservando assim uma visão clara.

As vantagens hidrodinâmicas dos cílios, particularmente a sua capacidade de expelir líquidos indesejados do olho para manter a clareza visible, têm recebido pouca atenção. Por exemplo, durante a lavagem facial ou atividade física intensa, os olhos são expostos a quantidades significativas de água ou suor sem comprometer a visão clara.

Este estudo, publicado em Avanços da Ciência em 20 de dezembro, foi conduzido pelo Prof. Jiang Lei e seu grupo do Instituto Técnico de Física e Química da Academia Chinesa de Ciências.

A equipe de pesquisa teve como objetivo investigar a interação entre a água e o conjunto de fibras flexíveis dos cílios. Eles começaram caracterizando a estrutura, a molhabilidade e o processo de drenagem de água dos cílios humanos. Em seguida, eles exploraram como a flexibilidade, a molhabilidade e a curvatura do conjunto de fibras influenciam a drenagem da água.

Com base em suas descobertas, os pesquisadores revelaram o mecanismo de controle governando a direção de transferência e o tempo de contato, que surgem das estruturas assimétricas multiescala e das deformações elásticas heterogêneas do conjunto de fibras. Eles também desenvolveram um modelo computacional quantitativo para calcular as forças elásticas que atuam no conjunto de fibras.

Esta pesquisa também levou ao design de bordas de transferência rápida de líquidos que imitam cílios, incluindo cílios postiços esteticamente agradáveis ​​e protetores, dispositivos de imagem à prova d’água e estruturas ventiladas.