Si alguna vez ha intentado sacar una almeja de un malecón o un percebe del fondo de un barco, comprenderá que hay mucho que podemos aprender de la naturaleza sobre cómo fabricar adhesivos de alto rendimiento. Los ingenieros de la Universidad de Tufts tomaron nota de esto y hoy informan en la revista Advanced Science sobre un nuevo tipo de pegamento inspirado en estas criaturas obstinadamente adherentes. Utilizando proteína de seda fibrosa extraída de gusanos de seda, pudieron replicar características clave de los percebes y el pegamento de mejillón, incluidos los filamentos de proteínas, la reticulación química y los enlaces de hierro. El resultado es un adhesivo potente y no tóxico que cura y funciona tan bien bajo el agua como en condiciones secas y es más fuerte que la mayoría de los productos adhesivos sintéticos disponibles actualmente en el mercado. "La unión que desarrollamos no sólo es más eficiente bajo el agua que la mayoría de los adhesivos disponibles en la actualidad, sino que también logra esta resistencia con mucha menos cantidad de material", dijo Fiorenzo Omenetto, profesor doble Frank C. de ingeniería en la Escuela de Ingeniería de Tufts, director del Tufts Silklab donde se creó el material y autor correspondiente del estudio. "Y debido a que el material está hecho de fuentes biológicas extraídas, los químicos son inofensivos ya que se extraen de la naturaleza y en gran medida sin involucrar ningún paso sintético o el uso de solventes volátiles, también podría tener ventajas en la producción", agregó.
El “equipo de pegamento” de Silklab prestó atención a muchos elementos clave para sintetizar pegamento acuático. Los mejillones secretan hilos largos y pegajosos llamados biso. Estos bisos secretados forman polímeros que se incrustan en las superficies y se entrecruzan químicamente para fortalecer el enlace. Los polímeros de proteínas están formados por largas cadenas de aminoácidos, incluida la dihidroxifenilalanina (DOPA), un aminoácido que contiene catecol y que puede entrecruzarse con las otras cadenas. Los mejillones añaden otro ingrediente especial, los complejos de hierro que refuerzan el poder cohesivo del biso.
Los percebes secretan un cemento fuerte hecho de proteínas que se forman en polímeros que se anclan a las superficies. Las proteínas en los polímeros de cemento de percebe pliegan sus cadenas de aminoácidos en láminas beta, que es una disposición en zig-zag que ofrece superficies planas y la oportunidad de formar fuertes enlaces de hidrógeno con la proteína polimérica posterior o con la superficie a la que se adhiere el filamento polimérico.
Inspirándose en todas estas estrategias de enlaces moleculares que utiliza la naturaleza, el equipo de Omenetto se pone a trabajar para replicarlas. También están aprovechando su experiencia en la química de la proteína fibroína de seda extraída del capullo del gusano de seda. La fibroína de seda comparte muchas de las propiedades de forma y unión de las proteínas del cemento de percebe, incluida la capacidad de formar grandes superficies de láminas beta. Los investigadores agregaron polidopamina, un polímero aleatorio de dopamina que presenta catecoles entrecruzados a lo largo de su longitud, muy parecidos a los que usan las almejas para entrecruzar sus filamentos de unión. La fuerza adhesiva se mejora significativamente endureciendo el adhesivo con cloruro de hierro, lo que asegura las uniones con los catecoles, como ocurre con los adhesivos naturales de mejillón.
