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updated 7:17 PM CET, Nov 20, 2017

La fuerza del mejillón: Investigadores desarrollan un pegamento subacuático

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mejillones

Los mejillones secretan una combinación de superpegamentos naturales líquidos

Incluso los más fuertes colas colapsan cuando están empapadas. Sólo mira lo que le pasa a una tirita en un dedo del pie mientras te duchas. Sin embargo, con el apoyo de la Oficina de Investigación Naval (ONR), un investigador ha desarrollado un adhesivo inspirado en la naturaleza que se mantiene pegajoso cuando está mojado.

El Dr. Bruce Lee, profesor asistente de ingeniería biomédica de la Universidad Tecnológica de Michigan, está utilizando una proteína producida por los mejillones para crear una cola sintética reversible que no sólo se puede unir de forma segura bajo el agua, sino que también se puede activar y desactivar con la electricidad.

"Se han utilizado anteriormente enfoques biomiméticos [métodos sintéticos que imitan procesos naturales] para desarrollar materiales para la adhesión en húmedo", dijo la doctora Laura Kienker, directora del Programa de Biomateriales y Bionanotecnología de ONR. "El aspecto único de la investigación del Dr. Lee es que tiene como objetivo desarrollar un adhesivo biomimético húmedo que puede rápida y repetidamente ser unido, y separado, de una variedad de superficies en respuesta a la corriente eléctrica aplicada. Hay muchas aplicaciones médicas y no médicas de un material de este tipo para la Armada y la Marina".

adhesivo del mejillónAl igual que los percebes, los mejillones se adhieren a las rocas, muelles y cascos de buques con una ocurrencia natural llamada contaminación biológica. Los mejillones secretan una combinación de superpegamentos naturales líquidos y fibras elásticas, llamados hilos del biso, que funciona igual de bien en el agua salada y el agua dulce. Pueden pegarse a ambas superficies, duras y blandas, y es lo suficientemente fuerte como para soportar las más duras condiciones del mar.

El secreto detrás del éxito adhesivo de los mejillones es un aminoácido llamado dihidroxifenilalanina - DOPA para abreviar. Un pariente químico de la dopamina - el neurotransmisor que ayuda a controlar el placer y los centros de recompensa del cerebro humano - DOPA es un ingrediente crítico en la fijación con los súper pegamentos de los hilos del biso a un lugar. También permite que las secreciones de los mejillones sean a la vez de cohesión y de adhesión, lo que significa que pueden adherirse a sí mismos y a otras superficies.

Lee y su equipo de investigación mezclaron DOPA con polímeros tales como poliéster y caucho sintético para crear el pegamento que se mantiene unido cuando está mojado. Las pruebas de laboratorio demostraron que este material se puede unir a una variedad de superficies, incluyendo metal, plástico e incluso carne y hueso.

Bruce Lee

"Una muy valiosa calidad de esta cola sintética es su versatilidad", dijo Lee. "Podemos cambiar la química para que sea más rígida o flexible como lo necesitemos - mientras que todavía mantiene su resistencia y durabilidad".

Lee y su equipo están tratando ahora de encontrar la manera de utilizar las corrientes eléctricas para crear un producto químico interruptor "on-off" que cambie temporalmente las moléculas DOPA para hacer a voluntad pegajoso el adhesivo sintético o que no se pege. Hasta el momento, han sido capaces de lograr esto mediante la deformación del equilibrio del pH de la cola, pero todavía están trabajando para lograr esta capacidad mediante la estimulación eléctrica.

"Este trabajo es novedoso en el sentido de que no hay adhesivo inteligente por ahí que se pueda utilizar bajo el agua", dijo Lee. "La química que potencialmente podemos incorporar en el adhesivo, haciendo que se adhiera y junte de forma reversible, es bastante nueva".

Lee prevé múltiples usos para este "pegamento inteligente". Podría unirse a sensores y dispositivos bajo el agua en los cascos de los barcos y submarinos o ayudar a los vehículos no tripulados a atracar a lo largo de las costas rocosas o en localidades remotas.
También hay posibles aplicaciones médicas de un adhesivo que se puede unir y desunir a voluntad. Podría dar lugar a nuevos tipos de vendajes que permanecerán unidos cuando alguien suda o se moja, y hacer que sea menos doloroso quitar un apósito. El pegamento inteligente puede incluso algún día ser usado para fijar las prótesis y sensores biométricos o sellar las heridas quirúrgicas.

Por sus esfuerzos de adhesión, Lee fue nombrado ganador del Programa Joven Investigador del 2016 de la ONR, una subvención de prestigio otorgada a los científicos e ingenieros con una promesa excepcional para la producción creativa.

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