Citando a Leonardo Da Vinci, "La naturaleza benigna provee de manera que en cualquier parte halles algo que aprender". Eso es lo que debieron de pensar los ingenieros biomédicos de la universidad de NorthWestern al inspirarse en el reino animal para llevar a cabo la fabricación de un nuevo nanopegamento capaz de fijarse a una superficie sólida tanto al aire libre como bajo el agua de manera reversible. Uno de los dos pilares de esta investigación se basa en los geckos, conjunto de pequeños lagartos presentes en todo el planeta (en España su representante más popular es la conocida salamanquesa). El rasgo más peculiar de este grupo de animales que lo distingue claramente de los otros lagartos es su capacidad de escalar superficies lisas verticales e incluso trepar por los techos con facilidad. Tanto es así que son capaces de aguantar centenares de veces su propio peso en contra de la fuerza gravitatoria sin dificultad. Sus patas se adhieren a la superficie gracias a los pelos que presentan en las extremidades de los dedos; una pilosidad ultrafina, ya que cada pelo de 5 micras de diámetro está recubierto de decenas o centenas de nanopelos de 200 nanómetros de diámetro (250 veces menos que un cabello humano). Disponen además de una serie de ventosas nanoscópicas que les permite mantenerse sobre cualquier tipo de superficie. A escala nanométrica, los geckos explotan al máximo las fuerzas de Van Der Waals que se ejercen entre moléculas formando un enlace químico no covalente.
Figura 1: Sus patas permiten al gecko trepar por muros y techos
No obstante, el gecko encuentra un gran problema cuando sus pies topan con un suelo mojado, ya que en contacto con el agua pierde gran parte de su potencial adhesivo, como la mayor parte de los pegamentos en medio húmedo por otro lado. Es por ello que en este punto de la investigación se decidió elegir un modelo que no tuviese problemas de fijación en el agua: el mejillón. Este tipo de molusco, con representantes tanto en aguas dulces como saladas, usan sus bisos como ancla carnosa para fijarse sobre rocas o cualquier tipo de objeto sumergido y llevar a cabo su alimentación de tipo filtradora.
Figura 2: Mejillón sobre una roca
Por ello, a diferencia de otros adhesivos inspirados en otros reptiles, el geckel(neologismo proveniente de gecko y mussel -mejillón-) puede adherirse a superficies secas o mojadas. "Preveo que las cintas adhesivas hechas de geckel podrían usarse para reemplazar los puntos de sutura en el cierre de heridas, así como adhesivo resistente al agua para vendajes y medicamentos en forma de parche", declara el profesor Philip Messersmith de la Universidad Northwestern en Evanston, cerca de Chicago. "Este tipo de vendaje permanecería inamovible en los baños pero podría ser fácilmente retirado para aplicar el tratamiento en la herida". En efecto, las pruebas llevadas a cabo hasta hoy en día prueban que el material puede ser pegado y despegado más de mil vecesconsecutivas incluso bajo el agua. Los investigadores añaden: "Otro tipo de materiales sólo han podido alcanzar unos pocos ciclos de contacto sin disminuir drásticamente su efectividad".
No es la primera vez que un grupo de investigadores intenta fabricar en masa un material barato y que imite las propiedades del gecko. En el 2003 un equipo de científicos de la Universidad de Manchester (Reino Unido) consiguió pequeñas cantidades de cinta adhesiva usando una litografía de haz de electrones, proceso en el cual un haz de electrones es capaz de grabar un modelo en una superficie. Es la misma técnica usada en el geckel y sus mayores inconvenientes son su elevado coste y la dificultad de aplicarla a escala industrial. Así pues, las muestras de geckel usadas en los últimos experimentos tenían 60 nanómetros de diámetro. "Hemos llevado a prueba el concepto y ha funcionado", prosigue el profesor Messersmith. "El reto ahora es el cambio de escala en su obtención manteniendo todas las propiedades del material".
No obstante, científicos de la marca aeroespacial y de defensa BAE Systemsconsiguieron el año pasado una producción en masa que demostraron mediante una tira de algunos centímetros de un plástico conocido como Gecko Sintético. Usando una técnica conocida como foto-litografía, común en la industria del silicio, han sido capaces de llevar a cabo el cambio de escala. "Tenemos piezas de material mayores", asegura el doctor Sajad Haq, investigador en la compañía Advanced Technology Center en Bristol (Reino Unido). Por supuesto no estaba autorizado a aportar más información ya que su empresa trabaja en la patente de su nuevo producto. "Nuestro equipo no ha tenido que modificar mucho el diseño para hacerlo funcional en superficies mojadas", se aventuró a asegurar. "El material que usamos sigue siendo un sistema simple. No hemos tenido que llegar a nada complejo para asegurar que funcione bajo el agua".
Figura 3: Gecko Sintético está compuesto por millones de pelos en configuración de champiñón
El Gecko Sintético, al igual que el geckel, es capaz de despegarse y pegarse sin perder eficacia. Una vez patentado, la firma planea usar el material para un intervalo amplio de aplicaciones; desde la fabricación de parches para cisternas, aviones o submarinos hasta robots "trepadores". Puesto que la investigación de este nanomaterial sigue siendo comercialmente muy sensible, los detalles específicos aún no han sido publicados.
Otros enlaces de interés:
http://tempsreel.nouvelobs.com/actualites/sciences/technologies/20070718.OBS7231/
collant_comme_un_gecko_et_une_moule.html
http://news.bbc.co.uk/2/hi/science/nature/6904175.stm
http://lescienze.espresso.repubblica.it/articolo/Geckel,_la_colla_che_imita_gli_animali/1308932
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