Investigadores de la Universidad de Tufts, en Reino Unido, han desarrollado una seda líquida que solidifica en contacto con el aire y puede levantar objetos de hasta 80 veces su peso
Una de las palabras más bellas de la ciencia es la serendipia, no solo por la musicalidad de sus sílabas sino por lo que representa. Realizar un hallazgo por serendipia es encontrarlo por casualidad, en el momento menos esperado. Aunque además del momento y el lugar adecuados, hay un factor determinante que ha de darse para que llegue el momento “Eureka”, que es tener el conocimiento para comprender lo que sucede. Por ello, cuando en ciencia se habla de serendipia no solo se menciona la suerte, sino también saber aprovecharla.
Y eso mismo hizo Marco Lo Presti mientras fregaba los cacharros en su laboratorio. Marco estaba trabajando en la creación de adhesivos extremadamente fuertes utilizando un componente natural denominado fibroína. Esta proteína, producida por algunas especies de insectos y artrópodos es una sustancia de carácter fibroso que, entretejida con delicadeza, forma la seda natural, que los insectos emplean para formar el capullo donde realizarán la metamorfosis o las arañas para atrapar a sus presas. Desde hace unos 3500 años, los humanos se han valido de estas fibras naturales para crear prendas de lujo muy preciadas por su tacto y su calidad. Aunque en los últimos años se han encontrado muchos más usos para la seda que van desde la arquitectura hasta la biomedicina.
La seda es un material muy resistente, por lo que también se ha empleado en un contexto bélico para la creación de paracaídas y chalecos antibalas (hasta la primera guerra mundial), además de bolsas para pólvora de artillería. Por otro lado, es biocompatible, lo que quiere decir que el organismo no trata de atacarlo cuando se utiliza con fines médicos. Este hecho ya fue observado por Claudio Galeno Nicon de Pérgamo en el siglo III, que explicaba que, cuando un gladiador romano sufría un corte en uno de sus tendones, lo ideal era buscar paños de seda para coserlos de nuevo. En la actualidad se siguen empleando preparados especiales de seda o materiales sintéticos similares para la creación de prótesis y como hilo de sutura no reabsorbible.
Recreando la telaraña de Spiderman
Lo que observaba Marco en el fondo del matraz no tenía nada que ver con los lujosos tejidos de seda ni con el material bélico o médico. Al echar acetona para limpiar el material de restos orgánicos, la fibroína con la que estaba trabajando comenzó a arremolinarse en una nube blanquecina. Y entonces, una idea cruzó su mente. Había llegado el ‘momento Eureka’.
Marco llevaba meses trabajando en la creación de una disolución de fibronectina estable. Para ello, mezclaba los ingredientes necesarios siguiendo los complejos protocolos y realizaba con delicadeza cada uno de los movimientos y agitaciones de la solución. Una vez creado el líquido, Marco añadía dopamina para recrear el mismo proceso que siguen animales como los percebes para crear el pegamento con el que adherirse a las rocas. Sin embargo, los resultados no eran exactamente los esperados.
Para formar el adhesivo, la fibroína ha de ordenarse formando largas llamadas polímeros. Sin embargo, siguiendo todos los pasos para crear la solución los polímeros que se formaban no eran tan largos como en la naturaleza. Por ello, al añadir dopamina, aunque el adhesivo era potente, no llegaba al nivel del de los percebes en la naturaleza. Ahora bien, al limpiar los recipientes con los que estaba trabajando, Marco añadió un componente extra que no aparecía en ningún protocolo: la acetona.
Cuando estaba lavando los matraces observó que, al añadir acetona, se había creado una nube blanca en el fondo de algunos de ellos y, en vez de seguir con la limpieza decidió parar para observar lo que estaba sucediendo. Otro investigador puede que no le hubiese dado importancia, o hubiese asumido que parte del detergente había entrado en contacto con la mezcla. Pero Marco no. Marco analizó la pequeña nubecilla y descubrió que se habían formado las fibras de fibroína que había estado persiguiendo. Bendita serendipia.
El truco químico que había ocurrido en el matraz y que Marco supo ver era que la acetona separaba muy eficientemente la fibroína del agua. Es decir, conseguía desecar las fibras y, al secarse, se engarzaban unas con otras creando el polímero que estaba buscando.
Cientos de horas de estudio ahorradas
Lo siguiente que tenía que conseguir era hilar y tejer las fibras hasta un grosor adecuado. Para ello, las arañas realizan una serie de movimientos muy precisos y delicados con sus patas traseras, algo que, a Marco, anatómicamente le resultaría imposible. Ahora bien, lo que podía hacer era añadir dopamina (una hormona que permite la unión de las fibroínas como si se tratasen piezas de lego) y añadir la acetona a la vez para ver si conseguían disparar la fibra. Para ello, utilizaron una aguja coaxial, es decir, una aguja que tiene dos canales, uno que envuelve a otro. Por el canal interior liberaría la solución con la fibroína y dopamina y, por el exterior, acetona. De este modo, la acetona lograría separar el agua y, posteriormente, se evaporaría, dejando únicamente las fibras.
Para volver las fibras aún más resistentes, los investigadores añadieron quitosano, un componente del exoesqueleto de los insectos, y para volverlas más pegajosas, redujeron su acidez con tampón borato. Según cuenta Marco, gracias a este sorprendente protocolo las fibras que se forman al instante pueden levantar objetos de hasta 80 veces su peso, una cifra nada desdeñable y que da pie a nuevos usos para este material.
Los futuros usos de la telaraña
La línea principal de investigación de Marco es la creación de nuevos adhesivos y, de hecho, sigue trabajando en la creación de pegamentos que puedan funcionar en ambientes subacuáticos. Este descubrimiento le acerca más a su objetivo, pero también abre la puerta a aplicaciones muy interesantes. Poder disparar una fibra desde un dispositivo, para luego adherirse a un objeto y recogerlo a distancia tiene desde usos medioambientales hasta aplicaciones relacionadas con la exploración espacial.
Y esto es solo el principio, desde el laboratorio Silklab tienen innumerables aplicaciones para este biomaterial que ha sido perfeccionado durante 400 millones de años de evolución. Por ejemplo, tienen una línea de investigación en la que preparan formulaciones comestibles de seda que podrían utilizarse para cubrir ciertos tipos de alimentos y aumentar su vida útil. Fiorenzo Omenetto, director del laboratorio, lo tiene claro: Como científicos e ingenieros, su misión es navegar las fronteras entre la imaginación y lo posible. Justo en esa delgada línea es donde ocurre la magia. En ocasiones esta línea se cruza por puro azar, pero una mente lo suficientemente afilada es capaz de sacarle partido y, así, empujar los límites del conocimiento humano.
Fuente: nationalgeographic.com.es