Ciudad de México, 26 de febrero (SinEmbargo).- Un estudio titulado “Fuerza inesperada y resistencia en láminas de quitosano-fibroína inspiradas en la cutícula de insecto” realizado por Javier Fernández de la Universidad de Harvard podría ser la solución al exceso de plástico que se utiliza en el mundo.
La fuerza inusual y la dureza de las cutículas de insectos, crustáceos conchas, nácar del molusco y otros seres vivos contienen quitina. Éstos dependen de una estructura compleja entre polisacáridos de quitina y proteínas en estos materiales. Debido a que la base estructural de estas interacciones no es totalmente comprendida, resulta difícil diseñar materiales artificiales para reproducir estas propiedades nuevas.
En el estudio realizado junto a Donald Ingber del Departamento de Cirugía y Patología del Hospital de Niños de Harvard describe la fabricación de un material bioinspirado que reproduce el químico natural, su composición y la estructura de las fases separadas de la cutícula natural de los insectos.
“Este material diseñado reproduce de manera excepcional las propiedades de los componentes naturales, que incluyen las alianzas de aluminio que asimilan la dureza y fortaleza, pero a la mitad de la densidad original, lo que significa que es 10 veces más fuerte que la constitución principal”, explica la investigación.
Uno de los insectos en los que se inspiró es en el chipo o un heteróptero triatomino, un vector de la enfermedad de Chagas que se encuentra en Venezuela y Colombia, principalmente y que en la parte externa de su cuerpo hay una capa resistente al agua que es donde alberga la sangre cuando se alimenta, y tiende a inflamarse.
Las cutículas de los insectos y crustáceos están compuestos de quitina, el segundo polímero más abundante en la Tierrra. Las otras principales estructuras cuticulares incluyen fibroína, elastina, abductina y colágeno que comparten un contenido alto de glicina y alanina.
Varios investigadores intentaron construir una material sintético inspirado en los componentes que forman parte de estas estructuras naturales únicas, pero es difícil al trabajar con la quitina, por su baja solubilidad.
Sin embargo, cuando es más soluble, la forma de este polisacárido más deacetilado se usa para varias aplicaciones como confeccionar vestimentas al ser aprobado por la Administración de Drogas y Comida de Estados Unidos.
El objetivo de este estudio y del investigador español Fernández publicado en el diario Advanced Functional Materials en un número especial de Nuevos Materiales a través de la bioinspiración y la nanociencia, es reducir la producción y consumo del plástico al sustituirlo con esta nueva sustancia.
Los investigadores exploraron las posibilidades de recapitular las propiedades nuevas de los materiales vivos al fabricar láminas de quitosano y fribroínas.
Para reproducir esta estructura cuticular, primero se evaporó la solución de quitosano en ácido acético para obtener una capa más gruesa del polímero del quitosano en una superficie de vidrio plana. Para prevenir la disolución durante los siguientes pasos, la película del quitosano original fue neutralizado en hidróxido de sodio y enjuagado con agua.
La fibroína fue extraída de seda y disuelta en agua para ser depositada en la superficie de la película del polisacárido evaporado y la fibroína fue tratada con metanol para inducir una transición insoluble. El “método simple” de fabricación produjo una película clara delgada que exhibió la estructura laminada compuesta por fases separadas de polisacáridos y capas de proteína con contornos lineales.
“Esta configuración materia se asemeja a la composición química y de la manera laminar a la cutícula natural. Nos referimos a este materia nuevo como “shrilk” porque el quitosano es comúnmente aislado de las conchas de especies marinas y la fribroína viene de la seda”, explica el documento.
Los expertos concluyeron que es un hallazgo significante ya que la fibroína por sí sola es 19 veces más débil que el quitosano.
En la actualidad existe más de 5 trillones de piezas de plástico que juntas pesan más de 250 mil toneladas únicamente en los océanos de todo el mundo, según un estudio del Instituto Five Gyres de Los Ángeles en Estados Unidos.
