¿Alguna vez se preguntó por qué la pintura se despega de la pared durante la alta humedad del verano? Es la misma razón por la que las vendas se separan de la piel cuando nos bañamos o nadamos.
El agua interfacial, como se le conoce, forma una capa resbaladiza y no adhesiva entre el pegamento y la superficie a la que debe pegarse, lo que interfiere con la formación de enlaces adhesivos entre los dos.
La superación de los efectos del agua interfacial es uno de los desafíos que enfrentan los desarrolladores de adhesivos comerciales.
Para encontrar una solución, los investigadores de la Universidad de Akron UA están buscando uno de los materiales más fuertes que se encuentran en la naturaleza: la seda de araña.
El pegamento adhesivo que recubre los hilos de seda de las telas de araña es un hidrogel, lo que significa que está lleno de agua. Uno pensaría, entonces, que las arañas tendrían dificultades para atrapar presas, especialmente en condiciones húmedas, pero no lo hacen.De hecho, su pegamento adhesivo, que ha sido objeto de una intensa investigación durante años, es uno de los pegamentos biológicos más efectivos de toda la naturaleza.
Entonces, ¿cómo puede pegarse el pegamento de araña en condiciones muy húmedas?
Esa pregunta fue objeto de investigación por parte de los estudiantes graduados de la UA Saranshu Singla, Gaurav Amarpuri y Nishad Dhopatkar, quienes han estado trabajando con el Dr. Ali Dhinojwala, decano interino de la Facultad de Ciencias Poliméricas e Ingeniería de Polímeros, y el Dr. Todd Blackledge,profesor de biología en el programa de Biociencia Integrada. Ambos profesores son investigadores principales en el Centro de Innovación en Investigación de Biomimética [BRIC] de la UA, que se especializa en emular formas, procesos, patrones y sistemas biológicos para resolver desafíos técnicos.
Los hallazgos del equipo, que pueden proporcionar la pista para desarrollar adhesivos comerciales más fuertes, se pueden leer en un artículo publicado recientemente en la revista Comunicaciones de la naturaleza .
Singla y sus colegas se dispusieron a examinar el secreto detrás del éxito de la araña orbe común Larinioides cornutus pegue y descubra cómo supera el obstáculo principal de lograr una buena adhesión en condiciones húmedas donde podría haber agua entre el pegamento y la superficie objetivo.
Para investigar los procesos involucrados, el equipo tomó pegamento de araña orbe, lo colocó en sustrato de zafiro, luego lo examinó usando una combinación de espectroscopía sensible a la interfaz y espectroscopía infrarroja.
El pegamento Spider está hecho de tres elementos: dos glicoproteínas especializadas, una colección de compuestos orgánicos e inorgánicos de bajo peso molecular LMMC y agua. Los LMMC son higroscópicos atraen el agua, lo que mantiene el pegamento suave y pegajoso para adherirse.
Singla y su equipo descubrieron que estas glucoproteínas actúan como agentes de unión primarios a la superficie. Se han identificado colas a base de glucoproteínas en varias otras colas biológicas, como hongos, algas, diatomeas, estrellas de mar, espinosos y hiedra inglesa.
¿Pero por qué el agua presente en el pegamento de araña no interfiere con el contacto adhesivo como lo hace con la mayoría de los adhesivos sintéticos?
Los LMMC, concluyó el equipo, realizan una función previamente desconocida de secuestrar agua interfacial, evitando la falla del adhesivo.
Singla y sus colegas determinaron que es la interacción de las glicoproteínas y los LMMC lo que gobierna la calidad adhesiva del pegamento producido, con las proporciones respectivas que varían según las especies, optimizando así la fuerza adhesiva para que coincida con la humedad relativa del hábitat de la araña.
"Los compuestos higroscópicos, conocidos como absorbedores de agua, en el pegamento de araña juegan un papel previamente desconocido en alejar el agua del límite, evitando así la falla del pegamento de araña a alta humedad", explicó Singla.
La capacidad del adhesivo de araña para superar el problema del agua interfacial absorbiéndola efectivamente es el hallazgo clave de la investigación, y el que quizás tenga la mejor perspectiva para el desarrollo comercial.
"Imagina una pintura que está garantizada de por vida, llueva o haga sol", comentó Singla.
Todo gracias a su amigable pegamento de araña de vecindario.
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Materiales proporcionado por Universidad de Akron . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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