...Hay ingenieros de materiales con ocho patas? Por Dr. José Pérez Rigueiro, Investigador del grupo del Dr. Gustavo V. Guinea y Profesor Titular de la Universidad Politécnica de Madrid

Dr. José Pérez Rigueiro, área de Ciencia de la Fundación Botín
Dr. José Pérez Rigueiro

Construir una estructura que podría permitir unir las orillas del río Tajo a su paso por Toledo no parece encajar con la idea que tenemos actualmente de una gran obra en Ingeniería.

Ahora bien, si los constructores resultan tener un tamaño próximo a nuestro dedo pulgar con un peso próximo a un azucarillo del café, tendremos argumentos poderosos para cambiar nuestra impresión inicial. Precisamente este tipo de estructuras son el rasgo característico de algunas especies de arañas endémicas de la isla de Madagascar y que construyen telarañas que se extienden sobre los cursos de los ríos. El tipo de construcción y su localización hace que sean instrumentos muy eficaces para la captura de los insectos de los que se alimentan, lo que explica el éxito de estos animales.

Si impresionante es el logro estructural alcanzado por las arañas, más impresionante resulta todavía analizar la causa de su éxito: la capacidad de producir seda de araña. Para entender la singularidad de este material es útil contemplar por un momento los materiales que nos rodean en nuestra vida cotidiana y comprobar cómo se pueden clasificar en dos grandes grupos. Por un lado, están aquellos que son capaces de soportar cargas elevadas sin romperse pero cuya longitud no se modifica apreciablemente durante el proceso de carga. Por otro, están aquellos cuya longitud puede variar notablemente bajo la acción de las cargas, pero que no son capaces de soportar grandes fuerzas sin romperse. Metales y cerámicos son los ejemplos típicos del primer tipo, y las gomas sintéticas y el caucho del segundo.

La construcción de un hilo más fino que un cabello humano, que pueda extenderse a lo largo de varios metros y que resista sin romperse los impactos de las presas que llegan a la telaraña requiere un material que combine la capacidad de soportar grandes cargas sin romperse y hacerlo de manera que pueda soportar grandes deformaciones. En este sentido, podemos considerar que las arañas son notables ingenieros de estructuras, pero no cabe duda que son todavía mejores ingenieros de materiales, ya que han sido capaces de solucionar problemas a los que los seres humanos todavía no hemos encontrado respuesta.

Precisamente ha sido la idea de que un conocimiento adecuado de la seda de araña será el primer paso para la creación de un grupo de materiales con propiedades radicalmente nuevas la que ha motivado una investigación profunda sobre este tema durante las últimas décadas. Si bien el objetivo final de alcanzar una compresión suficiente de los aspectos fundamentales que explican el comportamiento de la seda de araña todavía parece lejano, sí se han podido alcanzar algunos notable hitos en el proceso. En particular, ha sido posible la producción de sedas artificiales empleando organismos tan diversos como bacterias y cabras. Las fibras producidas a partir de estas sedas artificiales están todavía lejos de las propiedades de las naturales, pero ya se comparan favorablemente con materiales sintéticos, tales como el nylon o el Kevlar.

Finalmente, es legítimo preguntarse cuáles pueden ser los beneficios que podamos obtener en el futuro los seres humanos del éxito de estas investigaciones, más allá de la mera obtención de unos conocimientos valiosos sobre los aspectos fundamentales del material. En este sentido la investigación realizada durante estos años ha puesto de manifiesto algunas propiedades de la seda que, si bien inicialmente resultaron secundarias frente a su extraordinario comportamiento estructural, parecen ser ahora críticas a la hora de determinar la utilidad de las sedas artificiales. Entre estas características se pueden indicar la posibilidad de producir la seda mediante procesos limpios en los que no se requieren elevadas temperaturas ni sustancias químicas agresivas.

Probablemente, sin embargo, la característica de la seda que más influencia tendrá en sus futuras aplicaciones está relacionada con su invisibilidad frente a nuestro sistema inmune. Dicha invisibilidad implica que es posible construir diversos dispositivos de seda con fines terapéuticos con la seguridad de que no habrá una reacción adversa del organismo frente a ellos. En particular, la producción de elementos artificiales que aprovechen las dos principales características de la seda natural: su excelente comportamiento estructural y su biocompatibilidad, con toda certeza abrirá la posibilidad de crear nuevos y prometedores tratamientos frente a diversas patologías a lo largo de los próximos años.

Por Dr. José Pérez Rigueiro, Investigador del grupo del Dr. Gustavo V. Guinea y Profesor Titular de la Universidad Politécnica de Madrid.

 

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