El vientre de la langosta es tan duro que podrías usarlo para llantas de automóvil

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langosta sobre una roca

Sus propiedades podrían facilitar el diseño de una armadura corporal flexible

Las langostas y otros crustáceos están cubiertos por un grueso caparazón que los protege contra los depredadores y el peligro en general. Pero si alguna vez has volteado una langosta sobre su espalda, es posible que hayas notado cómo la parte inferior de la cola está cubierta por segmentos conectados por una membrana.

Según los investigadores del MIT, esta membrana es sorprendentemente resistente, lo que permite a la langosta raspar el irregular fondo marino sin lesionarse. La membrana es casi tan fuerte como los compuestos de caucho industriales, como los que se usan para fabricar neumáticos de automóviles, mangueras de jardín y cintas transportadoras.También es muy flexible y permite que la cola se mueva libremente, lo que la convierte en una gran inspiración para un nuevo tipo de armadura corporal, especialmente para áreas móviles como los codos y las rodillas.

Elástica pero resistente

Las ideas para nuevas e interesantes investigaciones a menudo surgen de los lugares más inesperados. Ming Guo, profesor asistente en el Departamento de Ingeniería Mecánica del MIT, estaba cenando una vez langostas cuando notó que la membrana transparente del vientre era difícil de masticar. Se preguntó por qué y pronto descubrió que nadie estaba completamente seguro.

Así que Guo y sus colegas se encargaron de investigar las raras propiedades del material. Cortaron la membrana en rodajas muy finas, cada una de las cuales pasó por una serie de experimentos. Algunas rodajas se dejaron secar en un pequeño horno antes que los investigadores midieran su peso. Este análisis mostró que aproximadamente el 90% de la membrana de la langosta es agua, por lo que es un hidrogel.

Mientras tanto, otras muestras se mantuvieron en una solución salina que imitaba el agua que se encuentra en un ambiente marino. Estas muestras se sometieron a pruebas mecánicas, que estiraron la membrana con fuerzas controladas con precisión. La membrana era flexible y fácilmente estirable hasta que se alargó hasta el doble de su longitud inicial, en cuyo punto el material se puso rígido y se volvió más y más duro.

membrana en la cola de la langosta

Esto fue sorprendente, ya que la mayoría de los hidrogeles se ablandan a medida que los estiramos. Guo piensa que este comportamiento de endurecimiento por deformación permite que la langosta se mueva libremente cuando debe hacerlo, a la vez que le permite endurecerse y protegerse en tiempos de peligro.

Las langostas son conocidas por raspar abrasivas rocas y arena. Cuando los investigadores usaron un bisturí para rascar las muestras de membrana, descubrieron que aún podía estirarse igual de bien incluso al cortar la mitad de su espesor.

Mediante el uso de microscopía electrónica, los investigadores del MIT hicieron un acercamiento a la membrana para comprender qué era lo que la hacía tan resistente. Lo que encontraron fue una estructura similar a la madera contrachapada, con cada membrana compuesta por miles de capas de fibras de quitina. Todas las fibras en forma de paja están orientadas exactamente en el mismo ángulo de desplazamiento de 36 grados de la capa de fibras superior.

cutícula de la langosta

"Cuando giras el ángulo de las fibras, capa por capa, tienes buena fuerza en todas las direcciones", dice Guo. “La gene ha estado utilizando esta estructura en materiales secos para la tolerancia a defectos. Pero esta es la primera vez que se ve en un hidrogel natural".

Un enigma que Guo y sus colegas aún intentan responder es cómo se guían las fibras hacia una arquitectura en capas de este tipo. Una vez que entiendan el proceso, los investigadores esperan imitarlo para generar microestructuras sintéticas con propiedades similares. Una aplicación involucraría una armadura flexible, pero la robótica blanda y la ingeniería de tejidos podrían encontrar un hidrogel muy atractivo.

Con un hardware tan sofisticado a su disposición, no es de extrañar que las langostas hayan tenido tanto éxito.

"Creemos que esta estructura de membrana podría ser una razón muy importante por la cual las langostas han estado viviendo durante más de 100 millones de años en la Tierra", dice Guo. "De alguna manera, esta tolerancia a la fractura realmente les ha ayudado en su evolución".

Los hallazgos fueron publicados en Acta Biomaterialia: Natural hydrogel in American lobster: A soft armor with high toughness and strength

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