Las arañas se encuentran entre las especies más diversas de nuestro planeta, con alrededor de 45.000 especies conocidas que viven en una variedad de hábitats y entornos. Unas 7.500 de esas especies tejen redes para atrapar a sus presas. Los filamentos en forma de espiral de las redes de "captura de seda"juegan un papel clave al retener presas, liberando arañas para cazar.
La seda de captura consiste en una fibra axial recubierta con "gotas de pegamento" a intervalos regulares. Este pegamento de araña es único, porque su adhesión aumenta en respuesta a la humedad, y para algunas especies, la adhesión continúa aumentando hasta un 100% relativo.humedad RH. Eso es exactamente lo contrario de cómo los adhesivos sintéticos, como los de las tiritas, actúan sobre la piel humana en respuesta a una mayor humedad; tan pronto como sudas, se pelan inmediatamente.
Un grupo de investigadores de la Universidad de Akron y el Instituto Politécnico de Virginia ha explorado las propiedades subyacentes a la adhesión del pegamento de araña sensible a la humedad. Describirán su trabajo y cómo podría conducir a los tan buscados "adhesivos inteligentes", con elcapacidad para funcionar incluso en condiciones de alta humedad, durante la 87a Reunión Anual de la Sociedad de Reología, que se celebrará del 11 al 15 de octubre de 2015 en Baltimore, Maryland. La reología es la rama de la física que se ocupa de la deformación y el flujo de la materia.
Para comenzar su investigación, los científicos midieron la adhesión de hilos de captura de cinco especies diversas de arañas. "Los hábitats de estas especies variaban de seco a húmedo y húmedo, por lo que medimos la adhesión en función de la humedad y utilizamos altosimágenes de velocidad para cuantificar la velocidad de propagación de las gotas de pegamento de las arañas ", explicó Gaurav Amarpuri de Akron.
Amarpuri es un candidato a doctorado que trabaja con un equipo diverso de científicos de materiales y biólogos, incluidos el profesor Ali Dhinojwalka y el profesor Todd Blackledge de la Universidad de Akron en Ohio, así como el profesor Brent Opell de Virginia Tech. Su colaboración esparte del nuevo Centro de Innovación en Investigación Biomimética BRIC en Akron, que se anuncia como dedicado a la innovación inspirada en la naturaleza.
La propagación de una gota de líquido sigue la "ley del poder de propagación", en la que las gotas de baja viscosidad se esparcen más rápido que las gotas de alta viscosidad. El grupo BRIC utilizó la ley del poder de propagación para calcular la viscosidad del pegamento de araña en función de la humedad.máxima adherencia del pegamento a los niveles de humedad a los que la araña normalmente busca alimento ", dijo Amarpuri." Esto es intuitivo, pero hermoso de observar en los datos ".
Bajo el microscopio, el grupo también pudo ver la peladura del pegamento de araña y ver claramente que su extensibilidad aumenta con la humedad. Observaron viscosidades del pegamento que mostraban "cambios de más de cinco órdenes de magnitud con un cambio del 30% al 90% relativohumedad: el equivalente a una solución que cambia de la consistencia de la mantequilla de maní a la del aceite de oliva ", señaló Amarpuri.
La viscosidad del pegamento a la humedad de máxima adherencia fue "muy similar, a pesar de que la humedad varió del 30 al 90 por ciento entre las cinco especies estudiadas", dijo Amarpuri. "Esto muestra la capacidad única de las arañas para cambiar o 'sintonizar'su viscosidad del pegamento para maximizar la adherencia y la captura de presas ".
El mecanismo detrás de la capacidad de las arañas para adaptarse a la humedad dentro de su entorno local y cambiar la viscosidad de su pegamento web puede ayudar a desarrollar adhesivos inteligentes de próxima generación ". Nuestro estudio destaca la modulación de la viscosidad como una herramienta potente que utilizan varios organismos.para derivar diferentes funcionalidades ", señaló Amarpuri." Un trabajo adicional para cuantificar los cambios reológicos masivos dentro de los materiales biológicos puede resultar en una nueva clase de materiales inteligentes ".
Los investigadores han comenzado a concentrarse en las proteínas y sales del pegamento de araña. Las sales son compuestos orgánicos de bajo peso molecular, que son higroscópicos capaces de atraer y retener moléculas de agua, y aunque las proteínas son relativamente similares, las sales varían significativamente en proporcióny composición por especie. "Así que ahora estamos investigando el papel de las sales en el control de la viscosidad y la adhesión", agregó Amarpuri.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Americano de Física AIP . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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