Quando uma “agulha” perfura sua pele, você não sente nada e pode até sentir um pouco de coceira. Sim, foi feito pelo mosquito que você mais odeia. Hoje vou falar com você sobre como os mosquitos que você tanto odeia usam um método sutil de sugar sangue para fazer você sangrar sem dor.

Pergunta: onde no mundo os bebês humanos choram mais? Só há uma resposta: a sala de injeção do departamento pediátrico do hospital.

Seja uma agulha de infusão ou uma seringa, desde que essa coisa brilhante seja mostrada, com certeza fará todas as crianças chorarem. Afinal, nos milhões de anos de evolução humana, podemos sentir imediatamente o perigo quando vemos agulhas e coisas pontiagudas, então pode-se dizer que o medo de agulhas está gravado nos genes humanos. Mas há uma exceção.

Quando uma “agulha” perfura sua pele, você não sente nada e até sente uma pequena coceira. Sim, é o mosquito que você mais odeia.

Depois que o mosquito suga o sangue, você quase não sentirá dor, exceto por uma bolsa com muita coceira. A mesma “agulha” é usada para perfurar a pele, então como os mosquitos sugam o sangue sem dor? Para responder a esta questão, muitos cientistas estão a estudar mosquitos e a tentar desenvolver agulhas que se pareçam com bocas de mosquitos. Olá a todos, sou um péssimo crítico. Hoje vou falar com você sobre como os mosquitos que você tanto odeia usam métodos requintados de sugar sangue para fazer você sangrar sem dor.

#Como os mosquitos sugam sangue sem dor? Se você pegar um mosquito vivo, descobrirá que sua agulha é tão macia que é impossível perfurá-la na pele, por mais que você tente. Como os mosquitos não perfuram diretamente a pele com as agulhas da boca, eles possuem uma técnica especial de sugar sangue. Estrutura do aparelho bucal do mosquito Este é um mosquito Culex, o mosquito que pica você com mais frequência.

Visto de fora, o aparelho bucal do mosquito parece uma agulha, mas sua estrutura real é muito complexa e parece mais uma máquina de escudo. O que podemos ver é o lábio inferior do mosquito, que parece uma bainha e contém seis agulhas.

Um par de maxilares superiores, um par de maxilares inferiores, um lábio superior e uma língua. A parte frontal da mandíbula do mosquito é serrilhada, macia por dentro e dura por fora. Quanto mais próximo da ponta, maior será a dureza da superfície. É responsável por esfaquear e serrar a pele, enquanto a mandíbula superior é muito afiada e é responsável por cortar a pele. A língua é responsável por injetar saliva, o lábio superior é responsável por sugar o sangue e a “bainha”, lábio inferior, é responsável por orientar a posição e abrir a ferida.

Portanto, o mosquito não está picando você com uma agulha, mas sim usando uma configuração “6+1” para sugar seu sangue. Como os mosquitos sugam sangue? Hoje, esse mosquito Culex parou novamente no seu corpo e resolveu sugar um pouco de sangue, mas esse processo não é fácil.

Primeiro, o mosquito apertará o aparelho bucal e criará um impacto dinâmico na sua pele. Neste momento, a “Espada Divina dos Seis Meridianos” enrolada sob seu lábio inferior será desembainhada coletivamente, e a mandíbula superior será atacada primeiro. Essa agulha tem a ponta mais afiada, como uma espada de alumínio perfurando a pele, e depois a mandíbula com ponta serrilhada, que é responsável por serrar a pele, permitindo que o aparelho bucal continue a penetrar mais profundamente.

Nesse momento, olhando de fora da pele, o lábio inferior do mosquito está curvado em um arco e a parte inferior fica próxima à sua pele. Ao abrir a ferida, ele orienta os demais aparelhos bucais para encontrar os vasos sanguíneos, assim como a mão esquerda segura um prego, orientando a mão direita onde o martelo deve cair.

Mas o mosquito não consegue encontrar vasos sanguíneos 100% do tempo, por isso as suas mandíbulas superior e inferior são como um canivete suíço, usando uma frequência de 10-15 Hz para perfurar e cortar repetidamente, vagando entre a pele e a carne, à procura de capilares adequados. Esse processo de mordida pode durar vários minutos. Finalmente, o mosquito encontrou o vaso sanguíneo alvo e os dois tubos no centro do aparelho bucal, o lábio superior e a língua, começaram a funcionar.

A língua é responsável por injetar saliva nos vasos sanguíneos. A saliva do mosquito contém anofelina, que evita a coagulação do sangue e permite que o sangue flua mais facilmente. Ele também contém proteína anestesiante, que pode reduzir a sensibilidade da pele ao sugar sangue.

A última etapa do aparelho bucal do mosquito é sugar o sangue. Neste momento, finalmente é a vez do lábio superior trabalhar. Assim como o maxilar inferior, é macio por fora e duro por dentro. Quanto mais próximo da ponta, maior será a dureza da superfície. É responsável pela inserção nos capilares e pelo transporte de sangue fresco.

Quando um mosquito suga muito sangue, seu abdômen incha e fica maior do que ele mesmo. Nesse momento, ele separará a água do sangue e abrirá espaço para armazenar glóbulos vermelhos mais nutritivos. Todo o processo de sucção de sangue leva quase 240 segundos. Mesmo sob condições livres de interferências, há meia chance de que os mosquitos não consigam sugar sangue.

Mas o mosquito Culex da sua casa tem sorte. Antes de você encontrá-lo, ele cantou uma musiquinha e foi embora. A saliva que deixa para trás será reconhecida pelo seu sistema imunológico como um “vírus estranho” e iniciará uma guerra imunológica.

As proteínas funcionais da saliva do mosquito se ligam às células sensibilizadas sob a pele e às membranas mucosas, fazendo com que as células liberem histamina e outras substâncias, causando vermelhidão, edema e coceira na pele.

Portanto, a essência do saco mosquiteiro é uma reação alérgica. Se alguém for picado por um mosquito por um longo período, seu sistema imunológico será capaz de ignorar a proteína da saliva do mosquito e, eventualmente, a picada não ocorrerá. Mas, na verdade, a maioria das pessoas não foi picada o suficiente, por isso é difícil ficar imune aos ataques de mosquitos. A saliva do mosquito não só fará você inchar, mas se o mosquito transportar patógenos transmitidos por mosquitos, como parasitas da malária, vírus da dengue, vírus Zika e encefalite japonesa, os patógenos também serão misturados ao corpo com a saliva neste momento.

Até agora, mais de 700 mil pessoas ainda morrem por picadas de mosquito todos os anos. #Como fazer agulhas com peças bucais como mosquitos? Depois de observar o processo de sucção de sangue do mosquito, o mistério de sua sucção de sangue indolor foi resolvido: primeiro, sua saliva com anestésico e, segundo, seu aparelho bucal minúsculo, mas diferente, e a forma de penetração vibratória. Então alguns alunos perguntaram: os humanos podem fazer uma agulha que se assemelhe ao aparelho bucal de um mosquito, para simular uma picada de mosquito e tornar a injeção menos dolorosa?

Isso tem que mencionar a tecnologia de microagulhas. Inspirado na "sugação de sangue indolor" dos mosquitos, o cientista japonês Fumio Kamiyama desenvolveu uma agulha de injeção extremamente fina com diâmetro de apenas 60 mícrons. Ao organizar múltiplos conjuntos de microagulhas, pode ser conseguida uma entrega rápida de medicamentos.

Esse tipo de microagulha tem apenas algumas centenas de mícrons a alguns milímetros de comprimento. Pode passar pelo estrato córneo da pele sem tocar o nervo da dor. Forma um canal de distribuição do medicamento na superfície da pele, permitindo que o medicamento atinja uma profundidade designada da pele e entre na rede capilar subcutânea para absorção. A droga penetra sem causar dor ou danos à pele. Pode-se dizer que a tecnologia de microagulhas é um salto tecnológico na administração de medicamentos e coleta de sangue. Especialmente para pessoas com diabetes e outras pessoas que precisam de injeções de medicamentos por longo prazo, elas não precisam mais suportar a dor das injeções. Esse sentimento só pode ser descrito em uma palavra, legal (Shen Teng)!

No entanto, como as microagulhas artificiais penetram diretamente na pele, a força de penetração é três ordens de grandeza maior que a dos estiletes para mosquitos e são propensas a deformar e quebrar durante o processo de penetração. A aplicação clínica em larga escala ainda não foi alcançada.

Uma costela em forma de V com comprimento de 20 ~ 25 μm também pode ser vista na extremidade do lábio superior do mosquito. Essa estrutura aumenta a resistência e a rigidez do lábio superior, tornando-o menos sujeito a danos por flexão. O design desta natureza é muito superior a todos os designs comuns de agulhas e microagulhas. Assim, da perspectiva do Criador, as agulhas biónicas feitas com a tecnologia existente são apenas uma imitação pobre das peças bucais dos mosquitos.

Além disso, o design de alguns equipamentos médicos também aprendeu com a estrutura do aparelho bucal dos mosquitos, como as agulhas de biópsia. A biópsia é a forma mais comum de diagnosticar o câncer. Os médicos usam uma agulha de biópsia para coletar um pequeno pedaço de tecido, denominado amostra, de um tumor suspeito. O patologista examinará a amostra ao microscópio para fazer um diagnóstico preciso. No entanto, a agulha de biópsia pode causar danos nos tecidos, deformação, movimento e outros problemas durante o processo de inserção.

Não só afeta a precisão do diagnóstico, mas também pode causar trauma ao paciente. Especialmente para o tecido cerebral, mesmo pequenos traumas podem causar danos cerebrais irreversíveis, por isso a comunidade médica está ansiosa por ter uma agulha de biópsia que não cause danos aos tecidos. Em 2017, quatro cientistas da Temple University desenvolveram uma agulha cirúrgica biônica que emprestou a estrutura serrilhada da mandíbula de um mosquito.

Eles testaram em cérebro e fígado bovino e descobriram que a agulha com essa estrutura especial era mais eficiente. Em comparação com as agulhas comuns, a agulha serrilhada reduziu a resistência em cerca de 10-25% ao perfurar o cérebro bovino e reduziu a resistência em 35-45% ao perfurar o fígado bovino. Isso também significa que essa agulha de biópsia apresenta menor resistência ao ser inserida na pele, causa menos deformação ao tecido durante o processo de inserção e extrusão e tem menor probabilidade de causar deslocamento.

No mês passado, na Conferência Mundial de Inteligência Artificial, o Laboratório Estatal de Tecnologia de Detecção do Instituto de Microssistemas de Xangai, Academia Chinesa de Ciências, demonstrou uma sonda neural biônica flexível que eles desenvolveram de forma semelhante às peças bucais dos mosquitos. Simplificando, é uma interface cérebro-computador invasiva que pode ser usada para pesquisa clínica, monitoramento e tratamento de doenças cerebrais como epilepsia, depressão e ELA.

Esta sonda neural biônica semelhante a um mosquito imita a estrutura única da mandíbula inferior e do lábio superior do mosquito - uma haste externa dura por fora e um canudo flexível por dentro - a dureza da haste externa garante a implantação, enquanto o canudo flexível pode ser retido no corpo para coleta. A dureza da camada externa pode penetrar diretamente na dura-máter. Em comparação com as interfaces cérebro-computador tradicionais, que exigem o corte da dura-máter e sua implantação, é mais conveniente e os eletrodos não serão danificados durante o processo de penetração.

O conjunto de sensores táteis altamente sensíveis atrás da sonda também aprendeu como os mosquitos usam o toque em vez da visão para localizar, e pode distinguir com precisão se a sonda toca o tecido cerebral ou os vasos sanguíneos, evitando assim danos aos vasos sanguíneos.

Os humanos estudam o princípio biônico dos estiletes de mosquitos há centenas de anos. A próxima dificuldade reside na tecnologia de fabricação micro-nano e na redução de custos. Embora todos odiemos os mosquitos, inúmeros cientistas estão a trabalhar arduamente para imitá-los, para que um dia as nossas injecções ou cirurgias sejam tão indolores como as picadas de mosquito.

Embora a nossa imitação do design requintado da natureza ainda seja pobre, isso não pode impedir os humanos de a compreenderem e aprenderem com ela até nos tornarmos os nossos próprios criadores.