Hur trollslända larver kontrollerar de vattenstrålar de använder för att röra sig och andas kan ha en rad olika tekniska och medicinska tillämpningar, enligt ny forskning.

Publicerad idag i Bioinspiration och biomimetik , studien från California Institute of Technology (Caltech), undersökte hur Anisopteran trollslända larver kontrollerar och justerar de repetitiva vattenstrålarna som flödar genom deras bakre öppningar.

Larverna har aktiva trebladsklaffar, med oberoende kontroll över varje broschyr. Forskarna upptäckte att denna funktion gör det möjligt för larverna att ändra både storleken och asymmetrin på jetutgången.

Seniorförfattaren professor Morteza Gharib sa:"Sättet som trollsländelarverna använder sin unika anpassning för att kontrollera jetriktningen har tidigare förbisetts.

"Asymmetrikontrollen av larverna är en spännande jetvektormekanism, skiljer sig från de för bläckfiskar eller salpar som helt enkelt pekar sina trattar eller sifoner i önskad riktning. Jetriktningarna, utmärker sig för andning och framdrivning, har konsekvenser för deras biologiska syften.

"Tillsammans med den ändrade ventilstorleken, larvernas diagonala andningsstråle verkar underlätta inandningsprocessen och förhindra återinandning av utandad vätska. Den raka framdrivande jetningen, under tiden, verkar hjälpa till med produktionen och utnyttjandet av dragkraften."

Huvudförfattaren Dr. Chris Roh sa:"Utöver att ge en större inblick i trollsländans larver, våra fynd har bredare implikationer, både inom den tekniska och biomedicinska sfären. De mekanismer vi har identifierat kan tillämpas på olika teknikområden som använder jetstyrning.

"Till exempel, syntetiska jetplan blir allt populärare inom områden som flödeskontroll, framdrivning och värmeöverföring. Sländans dynamiska asymmetrikontroll vid öppningen kan inspirera till ett nytt sätt att justera jetriktningen i syntetiska jetsystem. Om den asymmetriska öppningskontrollen är integrerad i syntetiska jetstrålar, systemen kanske kan uppnå en mer varierad flödesprofil."

Larvernas bladklaffar skulle också kunna ha betydande tillämpningar i medicintekniska produkter där flödeskontroll är ett avgörande element.

Professor Gharib förklarade:"Jetvektoringen vi observerade kunde också användas vid utvecklingen av hjärtklaffproteser. De nuvarande hjärtklaffsproteserna med tre broschyrer lider av oöverensstämmelse mellan protes och patient, som orsakas av det onaturliga blodflödet som med tiden kan orsaka blodproppar eller infektion i aortastammens väggar.

"I detta avseende, en ventilasymmetri kan vara användbar som en justerbar parameter, som kan styra protesens blodflöde så att det matchar enskilda patienters naturliga blodflöde."