Thursday, April 30, 2009

Refuerzan tela de araña con metales

La tela de araña es uno de los materiales naturales más fuertes que existen. Durante muchos años se ha intentado buscar una aplicación para la telaraña que aprovechen sus propiedades elásticas y a la vez resistentes. La telaraña está hecha de fibras proteicas cuya secuencia de aminoácidos varía entre las especies, pero generalmente consiste en una secuencia alternante de glicina y alanina. La proteína adopta la estructura de lámina beta y forma un cristal, lo que proporciona la rigidez. Cada región cristalina también está separada por una región donde las proteínas se unen para dar una estructura amorfa que proporciona la flexibilidad.

Hace poco, científicos del Max Planck Institute of Microstructure Physics reportaron que llevaron a cabo experimentos de deposición de zinc, aluminio y titanio sobre las fibras provenientes de una araña de la especie Araneus. Primero hicieron deposición de zinc mediante exposición a vapor de dietilzinc y agua, observando que las fibras se volvían considerablemente más resistentes. De la misma forma depositaron aluminio y titanio, utilizando alúmina y óxido de titanio (IV) y encontraron resultados similares.

Se cree que la razón por la que la tela de araña se endurece no es tanto por la formación de un recubrimiento metálico en la superficie de los filamentos. Parece que la razón real es que el vapor de agua entra en la estructura proteica y modifica la continuidad de los puentes de hidrógeno, lo que permite que los metales se introduzcan entre las cadenas formando complejos. Los enlaces entre el metal y los aminoácidos ligantes son de carácter más covalente, lo que aumenta la fuerza del enlace entre las cadenas proteicas y hace que el material sea más duro. La presencia de metales en sustancias de origen natural es muy común, hay ciertos insectos que poseen mandíbulas y garras altamente resistentes que surgen por adaptaciones que implican la incorporación de metales a las estructuras proteicas que componen dichas partes.

Este descubrimiento no necesariamente implica que vaya a surgir una aplicación novedosa para la tela de araña, de hecho resultaría muy caro e ineficiente producir fibras para aplicaciones a gran escala a partir de la telaraña. Sin embargo, muchas fibras naturales parecidas a la telaraña, como la seda que proviene de un gusano, sí se ocupan a gran escala. Dado que las fibras producidas por este tipo de insectos tienen una composición proteica similar, este método sí podría ocuparse para producir fibras mucho más resistentes para aplicaciones diversas en la industria textil.

Referencias

http://www.rsc.org/chemistryworld/News/2009/April/23040903.asp
Liquid crystalline spinning of spider silk. Fritz Vollrath & David P. Knight. Nature. 2001.

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