24/Jul/08

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Mandíbulas como pinzas de gusanos podrían inspirar mejores materiales para las naves espaciales

El asombroso rostro de la imagen abajo probablemente no reciba ningún premio de belleza. Pero las ultra fuertes mandíbulas de este gusano podrían ser la clave para desarrollar una nueva clase de materiales duros y livianos para aviones y naves espaciales

Las mandíbulas como pinzas de los gusanos excavadores Nereis virens pueden inspirar una nueva clase de materiales fuertes y livianos.

El gusano, conocido como gusano de arena o ragworm (Nereis virens), usa sus mandíbulas terminadas en pinzas para excavar en los sedimentos de las aguas poco profundas del Atlántico Norte.

Sus mandíbulas están formadas por un 90% de proteína, que no debería hacerlos más resistentes a la flexión y a la penetración que una uña humana. Pero la proteína está fortificada con metal, creando un material que es tres veces más duro y más rígido que los actuales polímeros hechos por el hombre.

"Cola" metálica

El biólogo molecular Chris Broomell descubrió la naturaleza de las súper pinzas del gusano mientras era estudiante postgraduado en la Universidad de California en Santa Bárbara.

Él y sus colegas descubrieron que las proteínas en la mandíbula del gusano contenían altos niveles de un aminoácido llamado histidina. Una pequeña cantidad de zinc en el material actúa como cola, adhiriendo las moléculas de histidina de las proteínas adyacentes. Estas ataduras entre las proteínas forman una matriz en cruz que parece darle fuerza a la mandíbula del gusano.

Broomell sugiere que los materiales hechos por el hombre pueden ser fortificados si imitan el enfoque del gusano.

Al modificar la cantidad de metal se cambia la fuerza del material. "Uno puede alterar las propiedades, arriba y abajo, añadiendo o quitando metal", dijo Broomell a New Scientist. "Significa que podemos regular las propiedades de los materiales sobre la base de un tratamiento de una manera barata y fácil de hacer, sin producir muchos subproductos tóxicos".

En teoría, la arquitectura del material de la mandíbula podría ser imitada cargando polímeros con moléculas orgánicas que puedan unirse con iones de metal. Esto podría crear polímeros con propiedades igualmente duras.

Mediciones difíciles

Anthony Waas de la Universidad de Michigan en Ann Arbor, que trabaja en el refuerzo de polímeros con nanopartículas, dice que imitar la arquitectura de las mandíbulas del gusano sería una nueva manera de reforzar los materiales.

Señala, sin embargo, que podría ser prematuro hablar de sus aplicaciones, porque no conocemos lo suficiente sobre las propiedades del material del gusano.

Hasta ahora, Broomell y sus colegas sólo han sido capaces de medir la rigidez de la mandíbula del gusano, por su resistencia a la compresión. Todavía no saben cuánta fuerza puede ser aplicada a los dientes antes de que se rompan o qué tan fácilmente se deforman.

El problema es que las mandíbulas con aspecto de colmillos tiene apenas unos milímetros de largo, y su geometría no permite tales mediciones. "Nos encantaría tener esa clase de datos, pero no podemos llegar a ellos", dijo Broomell a New Scientist.

El equipo espera crear una versión sintética de los dientes que pueden usar para probar estas otras propiedades y tener una idea más clara de la gama de potenciales aplicaciones del material.

El material también podría presentar algunas propiedades de auto-curación, dice Broomell. Aunque este comportamiento no ha sido observado directamente, los enlaces cruzados en la mandíbula del gusano se parecen a los de otros materiales biológicos de los que se sabe que se curan después de romperse, como las hebras que los mejillones usan para sujetarse a las superficies.

Fuente: New Scientist. Aportado por Graciela Lorenzo Tillard