Secretos de las sedas de gusano y araña

Imagen de CESAR AUGUSTO RAMIREZ VALLEJO en Pixabay

Los científicos han descubierto que la seda puede soportar las frías temperaturas espaciales. Sus hallazgos podrían ayudar a crear nuevos materiales para aplicaciones a baja temperatura y de gran impacto.

 

Cordis / ¿Arañas robot tejiendo telarañas gigantes para atrapar la basura espacial? Lo que a algunos les puede sonar a material para ciencia ficción, de hecho, podría fomentar la imaginación de otros.

Gracias a su fuerza, dureza y estabilidad térmica excepcionales, la seda ha despertado mucho interés en los últimos años

Gracias a su fuerza, dureza y estabilidad térmica excepcionales, la seda ha despertado mucho interés en los últimos años, sirviendo de inspiración para fabricar equivalentes sintéticos que imiten su estructura y función biológicas.

Con el apoyo parcial de los proyectos FLIPT y SABIP, financiados con fondos europeos, un equipo de científicos ha demostrado que las sedas naturales no solo pueden soportar el frío, sino que algunas incluso se fortalecen a medida que este aumenta. Sus hallazgos se publicaron en la revista «Materials Chemistry Frontiers».

El equipo investigó «el comportamiento y la función de varias sedas animales centrándose en las fibras multifibrilares del gusano de seda “Antheraea perny” enfriadas a -196 °C». Una nota de prensa de la Universidad de Oxford, socia del proyecto, resume los hallazgos. Señala que «el equipo pudo demostrar no solo “eso”, sino que cómo la seda aumenta su dureza en condiciones en las que la mayor parte de los materiales se volverían muy quebradizos». A lo que se añade: «En efecto, la seda parece contradecir los conocimientos fundamentales que se poseen sobre la ciencia de los polímeros al incrementar, en lugar de reducir, su calidad en condiciones extremadamente frías aumentando a la vez su fuerza y su elasticidad».

El equipo descubrió que la dureza de la seda radica en sus minúsculas fibras

El equipo descubrió que la dureza de la seda radica en sus minúsculas fibras. «Resulta que los procesos subyacentes dependen de las muchas nanofibrillas que componen el núcleo de una fibra de seda», explica esa misma nota de prensa.

En el artículo, los investigadores afirman lo siguiente: «Nuestra propuesta es que la estructura nanofribrilar, altamente alineada y, sin embargo, relativamente independiente, permite que se active la cadena molecular parcialmente congelada a temperatura criogénica para inducir el enromamiento de las grietas, permitir el deslizamiento de las fibrillas y facilitar el despliegue eficaz de las cadenas moleculares de la fibroína de la seda evitando o retrasando así la rotura frágil de toda la fibra».

Los hallazgos del estudio abarcan desde «nuevos materiales para utilizar en las regiones polares de la Tierra hasta innovadores compuestos»

Y concluyen: «Prevemos que nuestro estudio dará lugar al diseño y la fabricación de nuevas familias de compuestos estructurales duros mediante el uso de filamentos de seda natural o inspirados en la seda para probar aplicaciones incluso en condiciones árticas o, de hecho, del espacio ultraterrestre».

La nota de prensa sugiere que la amplia variedad de aplicaciones que podrían basarse en los hallazgos del estudio abarca desde «nuevos materiales para utilizar en las regiones polares de la Tierra hasta innovadores compuestos para aviones ligeros y cometas que vuelen en la estratosfera y en la mesosfera, o hasta, quizá, incluso telarañas gigantes tejidas por arañas robot para atrapar la astrobasura en el espacio».

Imagen de Myriam Zilles en Pixabay
Inspirados en la naturaleza

Los dos proyectos que proporcionaron financiación para el estudio se inspiraron en la naturaleza y se centraron en las sedas naturales de gusanos y arañas para comprender mejor la tecnología de los biopolímeros.

Los biopolímeros son polímeros producidos por organismos vivos y pueden obtenerse a partir de sistemas microbianos, extraerse de plantas o sintetizarse químicamente a partir de sistemas biológicos básicos.

Los biopolímeros se utilizan en material sanitario, envases, cosméticos, aditivos alimentarios, tejidos para ropa, sustancias químicas…

Los polímeros hacen referencia a compuestos de origen natural o bien sintéticos que cuentan con grandes moléculas formadas por una serie enlazada de pequeñas unidades básicas.

Los biopolímeros se utilizan en material sanitario, envases, cosméticos, aditivos alimentarios, tejidos para ropa, sustancias químicas para el tratamiento de aguas, plásticos industriales, absorbentes, biosensores e incluso elementos de almacenamiento de datos.

El proyecto SABIP (Silks as Biomimetic Ideals for Polymers: SABIP) estuvo en marcha entre 2009 y 2014. En cuanto a FLIPT (FLow Induced Phase Transitions, A new low energy paradigm for polymer processing), está previsto que finalice en 2019. El objetivo de FLIPT consistía en crear una nueva gama de polímeros de inspiración biológica que puedan procesarse con un consumo de energía mínimo.

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