Fabricar adhesivos para superficies húmedas siempre ha sido una tarea difícil
Los mejillones pueden ser sabrosos, pero para un grupo creciente de investigadores también son una fuente de inspiración. Sus cuerpos secretan un hilo fino y sedoso que ayuda a las criaturas aferrarse a las rocas, cascos de barcos y hasta ballenas. Los investigadores creen que la sustancia pegajosa puede ofrecer información importante para el desarrollo de nuevos adhesivos.Emily Carrington, ecólogo marino del University of Washington's Friday Harbor Laboratories en San Juan Island, ha trabajado durante años en la biología de las fibras de mejillones. Se dio cuenta de que las poblaciones naturales de mejillones tenían un momento difícil para aferrarse a las superficies durante los meses de verano.
"La seda de los mejillones es una capa delgada, similar a la proteína de colágeno, que los mejillones secretan en su pie mediante una hebra cada vez y crean muchas para hacer una matriz radial que les sujeta a rocas y cuerdas", dijo Carrington.
Carrington empezó a estudiar los efectos del calentamiento y la acidificación del océano sobre los mejillones. Su laboratorio cría mejillones en diferente aguas y condiciones de pH durante seis semanas y luego usó una máquina de ensayo de materiales especiales conocida como un tensiómetro, que se utiliza típicamente para las pruebas de barras de refuerzo o de hormigón, pero en este caso probó la fuerza de los hilos de seda de los mejillones, llamados biso - incluyendo el pegamento que utilizan para adherirse a las rocas.
En una investigación presentada el mes pasado en el tercer International Symposium on the Ocean in a High CO2 World, el laboratorio de Carrington encontró que en el agua con un pH más ácido que 7,6, el pegamento de los mejillones se debilitó significativamente. También encontraron que las temperaturas más altas debilitaron las fibras del biso, con fibras alrededor del 60 por ciento más débiles con agua a 77 grados Fahrenheit que en el agua más fría de 65 grados.
A nivel mundial, la cría de mejillones es un negocio de US $742 millones, por lo que comprender exactamente cómo les afecta el calentamiento es importante para la industria acuícola, dijo Carrington.
"Los agricultores quieren tener granjas en áreas que son propensas a eventos de calentamiento, porque el agua un poco más caliente hace que los mejillones crezcan más rápido pero, añadiendo el efecto del cambio climático, podrían estar empujando a los animales más allá de sus límites fisiológicos - y a tener menores rendimientos", dijo Carrington.
Todo esto se podría utilizar en el campo de los biomateriales, que utilizan inspiración natural para crear mejores materiales sintéticos. Carrington dijo que podría imaginar un pegamento a base de mejillón que podría pegarse o despegarse, sobre la base de la acidez local y temperatura ambiente.
"Digamos que tienes algo atado con un montón de puntos de sutura, como cerrar una incisión después de la cirugía. Quieres que las suturas al principio estén unidas, pero que desaparezcan con el tiempo. En el caso del lino, hemos encontrado algunas condiciones que mantienen los hilos muy unidos y otras en las que hemos fracasado porque a veces queremos que las cosas sujeten firmemente. Pero variando el pH a nivel local, podemos hacer que se despegue cuando ya no se necesita", dijo Carrington.
El mejillón ha sido un favorito de los científicos de materiales durante años a causa de un antiguo problema de encolado de las superficies mojadas, dijo Phillip Messersmith, un científico de materiales en la Universidad Northwestern en Evanston, Illinois
"La adhesión a superficies húmedas siempre ha sido una tarea difícil, y sin embargo, aquí está este organismo que ha desarrollado enfoques que pueden controlar este problema", dijo Messersmith.
Messersmith se ha asociado con el bioquímico Herb Waite, de la Universidad de California, Santa Barbara, para comprender las proteínas exactas involucradas en el pegamento natural del mejillón, y para el desarrollo de materiales sintéticos que se utilizan los mismos principios. Waite ha encontrado un aminoácido raro y único, llamado DOPA, que da el mejillón su pegajosidad.
"DOPA funciona como pegamento o epoxi: parte líquida forma una masa sólida", dijo Messersmith.
Messersmith está estudiando varias aplicaciones biomédicas del pegamento, incluso como un sellador para la cirugía fetal. Para operar en cualquier parte del feto, los cirujanos primero debe penetrar en el saco amniótico, y a menudo no se puede reparar o mantener la sutura, lo que puede conducir a fugas, nacimiento prematuro, infecciones y otras complicaciones. La base de pegamento de mejillón podría tener un gran impacto allí - aunque Messersmith dijo que los materiales sintéticos actuales no son aún lo suficientemente fuertes.
Además, hay más trabajo por hacer en el material natural. "Habiendo sido inspirados por el material biológico, trabajamos en una especie de oscuridad si no se tiene una comprensión completa del tejido nativo, y creo que esa es una etapa que todavía no hemos alcanzado. En algún nivel, estamos todavía tratando de adivinar cómo diseñar nuestros materiales sintéticos porque no acabamos de entender el sistema nativo", dijo Messersmith.
Enlace: University of Washington's Friday Harbor Laboratories
