Los mejillones podrían ser la clave para los pegamentos del futuro
Dos científicos del MIT, Zhao Qin y Markus Buehler, estudiaron cómo los mejillones se adhieren fuertemente a las superficies. Estos hallazgos podrían contribuir a diseñar nuevos materiales para suturas quirúrgicas aplicadas en los vasos sanguíneos o los intestinos, que son sometidas a flujos pulsantes o irregulares de líquido.
Dos científicos del MIT, Zhao Qin y Markus Buehler, estudiaron cómo los mejillones se adhieren fuertemente a las superficies. Estos hallazgos podrían contribuir a diseñar nuevos materiales para suturas quirúrgicas aplicadas en los vasos sanguíneos o los intestinos, que son sometidas a flujos pulsantes o irregulares de líquido.
A diferencia de los percebes, que se agarran fuertemente a las superficies de las rocas, muelles o barcos, los mejillones cuelgan de estas superficies de una forma más flexible, unidos por una serie de filamentos finos llamados bisos. Esta estrategia permite a estos moluscos desprenderse hacia zonas donde pueden absorber más nutrientes, aunque se exponen al riesgo de ser arrancados por la fuerza de las olas. Pero esto casi nunca sucede.
A pesar de la apariencia frágil de estos hilos, resulta que, en el entorno dinámico del chapoteo de las olas y las corrientes, estos filamentos pueden soportar fuerzas de impacto nueve veces mayores que las fuerzas ejercidas por el estiramiento en una sola dirección.
El secreto de estas pequeñas cuerdas elásticas naturales ha sido desentrañado por dos científicos del MIT, Zhao Qin y Markus Buehler, y sus conclusiones se publican esta semana en la revista Nature Communications.
Estos hilos se componen de una combinación de material suave y elástico en un extremo, y otro mucho más rígido en el otro. Ambos materiales, a pesar de sus diferentes propiedades mecánicas, están hechos de una proteína estrechamente relacionada con el colágeno, constituyente principal de la piel, los huesos, los cartílagos o los tendones.
Para llevar a cabo sus experimentos, los científicos colocaron una jaula bajo el agua del puerto de Boston durante tres semanas, tiempo durante el que los mejillones estuvieron fijados a las superficies como vidrio, cerámica, madera o barro, todo ello dentro de la jaula. De vuelta en el laboratorio, los hilos y sustratos de estos mejillones fueron montados en una máquina de tracción, diseñada para poner a prueba su fuerza tirando de los mismos con deformación controlada, para así registrar la fuerza aplicada durante esta deformación.
"Muchos investigadores han estudiado antes el pegamento de mejillón", dice Qin. Pero la fuerza estática del pegamento y del propio hilo, "no son suficientes para soportar el impacto de las olas", dice. Sólo mediante la medición de rendimiento del sistema en condiciones de olas simuladas, él y Buehler pudieron determinar cómo los mejillones llevan a cabo esta increíble labor de sujeción.
"Nos dimos cuenta de que debía haber algo más en juego", apunta Buehler, director del Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental del MIT. "El adhesivo es fuerte, pero no es suficiente".
La clave, encontraron, estaba en la distribución de la rigidez a lo largo de los hilos. No tenía tanto que ver con la calidad del pegamento producido por el mejillón como por las propiedades de estos materiales y la "arquitectura general de la fijación".
Es la maña, no la fuerza lo que permite a los mejillones ser sometidos a grandes fuerzas de impacto de las olas. En cada filamento, alrededor del 80 por ciento estaba hecho de material rígido, mientras que el 20 por ciento era más suave y elástico. Esto es fundamental, ya que las partes blandas se unen al mejillón y las resistentes a la roca. "Resulta que este 20 por ciento de material, más suave y extensible, es fundamental para la adhesión de mejillones", dice Qin.
Con estos hallazgos, Qin y Buehler podrían contribuir a diseñar nuevos materiales sintéticos que compartan algunas de estas propiedades. Por ejemplo, para las suturas quirúrgicas aplicadas en los vasos sanguíneos o los intestinos, que son sometidas a flujos pulsantes o irregulares de líquido, el uso de materiales que combinan la rigidez y elasticidad podría proporcionar muchas ventajas.
Los investigadores dicen que también puede haber aplicaciones para unir determinados materiales o elementos a edificios o para colocar sensores en vehículos submarinos u otros equipos de detección que trabajan en condiciones extremas.
A diferencia de los percebes, que se agarran fuertemente a las superficies de las rocas, muelles o barcos, los mejillones cuelgan de estas superficies de una forma más flexible, unidos por una serie de filamentos finos llamados bisos. Esta estrategia permite a estos moluscos desprenderse hacia zonas donde pueden absorber más nutrientes, aunque se exponen al riesgo de ser arrancados por la fuerza de las olas. Pero esto casi nunca sucede.
A pesar de la apariencia frágil de estos hilos, resulta que, en el entorno dinámico del chapoteo de las olas y las corrientes, estos filamentos pueden soportar fuerzas de impacto nueve veces mayores que las fuerzas ejercidas por el estiramiento en una sola dirección.
El secreto de estas pequeñas cuerdas elásticas naturales ha sido desentrañado por dos científicos del MIT, Zhao Qin y Markus Buehler, y sus conclusiones se publican esta semana en la revista Nature Communications.
Estos hilos se componen de una combinación de material suave y elástico en un extremo, y otro mucho más rígido en el otro. Ambos materiales, a pesar de sus diferentes propiedades mecánicas, están hechos de una proteína estrechamente relacionada con el colágeno, constituyente principal de la piel, los huesos, los cartílagos o los tendones.
Para llevar a cabo sus experimentos, los científicos colocaron una jaula bajo el agua del puerto de Boston durante tres semanas, tiempo durante el que los mejillones estuvieron fijados a las superficies como vidrio, cerámica, madera o barro, todo ello dentro de la jaula. De vuelta en el laboratorio, los hilos y sustratos de estos mejillones fueron montados en una máquina de tracción, diseñada para poner a prueba su fuerza tirando de los mismos con deformación controlada, para así registrar la fuerza aplicada durante esta deformación.
"Muchos investigadores han estudiado antes el pegamento de mejillón", dice Qin. Pero la fuerza estática del pegamento y del propio hilo, "no son suficientes para soportar el impacto de las olas", dice. Sólo mediante la medición de rendimiento del sistema en condiciones de olas simuladas, él y Buehler pudieron determinar cómo los mejillones llevan a cabo esta increíble labor de sujeción.
"Nos dimos cuenta de que debía haber algo más en juego", apunta Buehler, director del Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental del MIT. "El adhesivo es fuerte, pero no es suficiente".
La clave, encontraron, estaba en la distribución de la rigidez a lo largo de los hilos. No tenía tanto que ver con la calidad del pegamento producido por el mejillón como por las propiedades de estos materiales y la "arquitectura general de la fijación".
Es la maña, no la fuerza lo que permite a los mejillones ser sometidos a grandes fuerzas de impacto de las olas. En cada filamento, alrededor del 80 por ciento estaba hecho de material rígido, mientras que el 20 por ciento era más suave y elástico. Esto es fundamental, ya que las partes blandas se unen al mejillón y las resistentes a la roca. "Resulta que este 20 por ciento de material, más suave y extensible, es fundamental para la adhesión de mejillones", dice Qin.
Con estos hallazgos, Qin y Buehler podrían contribuir a diseñar nuevos materiales sintéticos que compartan algunas de estas propiedades. Por ejemplo, para las suturas quirúrgicas aplicadas en los vasos sanguíneos o los intestinos, que son sometidas a flujos pulsantes o irregulares de líquido, el uso de materiales que combinan la rigidez y elasticidad podría proporcionar muchas ventajas.
Los investigadores dicen que también puede haber aplicaciones para unir determinados materiales o elementos a edificios o para colocar sensores en vehículos submarinos u otros equipos de detección que trabajan en condiciones extremas.
