updated 3:21 PM CET, Dec 9, 2016

Pegamento de gusano marino

Ratio: 0 / 5

Inicio desactivadoInicio desactivadoInicio desactivadoInicio desactivadoInicio desactivado
 

Un adhesivo sintético para tratar fracturas óseas complejas

Puede emplearse en medios con un alto porcentaje de humedad sin que su eficacia se vea reducida

Otro pegamento, el geckel,  sintetizado del mejillón

phragmatopoma californica

A partir de un compuesto adhesivo que producen determinadas larvas marinas se ha diseñado una sustancia sintética equivalente que podría utilizarse para unir los fragmentos óseos de menor tamaño en huesos fracturados.

Phragmatopoma californica es un poliqueto que habita los fondos marinos capaz de construir estructuras tubulares a partir de granos de arena, fragmentos de conchas y otros residuos. Para mantener unidos estos componentes de dimensiones muy pequeñas este invertebrado sintetiza un compuesto con propiedades adhesivas muy potentes.

Un equipo de bioingenieros de la Universidad de Utah ha estudiado la composición y características más relevantes de este "pegamento natural" para diseñar un producto sintético equivalente para el tratamiento de las fracturas óseas más complejas. Los primeros resultados de este trabajo se han publicado recientemente en la revista científica Macromolecular Biosciences.

refugios tubulares del gusano marino     tubo del gusano marino


Russell J. Stewart Russel Stewart, responsable del grupo de investigación, y sus colaboradores han analizado el adhesivo natural de estas larvas marinas. Se trata de una sustancia en la que se distinguen esqueletos de poliamida con multitud de cadenas laterales cargadas con distinto signo. Se compone mayoritariamente de dos tipos de proteínas: proteínas con grupos funcionales ácidos y carga negativa y proteínas básicas cargadas positivamente. Además, ha identificado otro componente denominado dopa que aparece también en moluscos bivalvos y es el responsables de mantenerlos fijos a las rocas o al casco de los navíos.

El equivalente sintético desarrollado por estos científicos se basa en un esqueleto de poliacrilatos con cadenas laterales que reproducen los grupos funcionales que aparecen en el adhesivo natural. A partir de este primer compuesto, el equipo de Stewart trabaja en nuevas sustancias con capacidades de fijación mayores, biocompatible y biodegradable.

La principal aplicación para este nuevo adhesivo sería la unión de los fragmentos óseos más pequeños cuando no es posible fijarlos mediante otros métodos (como el empleo de clavos metálicos). Este compuesto podría resultar muy útil en el caso de fracturas que se producen en las articulaciones o el rostro, en las que resulta muy complejo alinear correctamente los fragmentos de hueso e inmovilizarlo por sistemas físicos.

La ventaja de mayor relevancia que presenta este adhesivo sintético en comparación con otros compuestos similares es que puede emplearse en medios con un alto porcentaje de humedad sin que su eficacia se vea reducida. Asimismo, puede utilizarse para vehicular distintos fármacos que actuarían directamente sobre el tejido dañado facilitando su recuperación.

Por otro lado ya el año 2007 se anunció la síntesis de otro pegamento:
Las salamanquesas tienen una extraordinaria capacidad para adherirse a todo tipo de superficies secas. Se mueven lentamente, pero con firmeza, por pendientes o incluso "boca abajo". Sin embargo, no pueden permanecer inmóviles mucho tiempo. En cambio, los mejillones se fijan firmemente a la superficie de las rocas submarinas; pero, obviamente, no se mueven. Mejillones y salamanquesas tienen capacidades de adhesión muy diferentes.

Y precisamente esas diferencias son las que han inspirado a unos científicos de la Northwestern University, dirigidos por el profesor Phillip Messersmith, para sintetizar un pegamento que reúne las cualidades adhesivas de cada animal. Se llama "geckel", palabra compuesta de "gecko" -salamanquesa- y "mussel" -mejillón-.

mejillón y salamanquesaLa idea le vino a Messersmith por casualidad. Desde hacía tiempo estaba trabajando en un pegamento con propiedades adhesivas similares a las del mejillón. Entonces leyó un artículo sobre la pérdida de la capacidad de adhesión de las salamanquesas debajo del agua. "Leer aquello me golpeó" afirma el científico.

La capacidad de adhesión de las salamanquesas viene derivada de un principio mecánico conocido como "contact splitting" (contacto por huella). Cada pata del animal termina en una almohadilla con miles de pequeños filamentos de queratina de unos 200 nanometros de anchura (un nanometro es la millonésima parte de un milímetro). Muchos miles de hilos proporcionan una gran superficie de contacto y la fijación a la superficie.


En cambio, la capacidad adherente del mejillón se debe a la intervención de una proteína que contiene un aminoácido denominado DOPA (dihydroxy-L-phenylalanine), que forma lazos extraordinariamente fuertes entre las superficies de los objetos.

De forma esquemática, el 'geckel' trata de sumar las condiciones físicas de las almohadillas de las patas de la salamandra, con la composición química de las proteínas de los mejillones. El resultado es un pegamento no permanente pero de gran sujeción, que mantiene sus cualidades adhesivas después de miles de contactos.

Hasta ahora los ensayos han sido muy satisfactorios. Del geckel se puede decir aquello de que "el todo es más que la suma de las partes". Su capacidad de adhesión supera ampliamente la de los materiales en los que se inspira. Los investigadores han comprobado que es 15 veces superior a la del pegamento -una proteína- que sirve al mejillón para adherirse.

Además, se puede emplear en cualquier superficie, y tanto en ambientes secos como bajo el agua. Para Messersmith, "las conclusiones de este estudio deberían ser relevantes para el diseño de pegamentos temporales y húmedos en los campos médicos, industrial, de consumo y militar".

Fuentes: Círculo de Innovación en Biotecnología    Macromolecular Biosciences   The University of Utah

Crédito imágenes: Russell Stewart, Universidad de Utah