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La esperanza de construir un chaleco antibalas con dientes de lapas

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Un material inspirado en los dientes de las lapas podría funcionar igual o mejor que los materiales más resistentes fabricados por el ser humano

  • por Fanni Daniella szakál | traducido por
  • 27 Octubre, 2023

Durante mucho tiempo, la seda de araña se consideró el material biológico más resistente del planeta, inspirando a investigadores y empresas de todo el mundo a fabricar una versión artificial. Sin embargo, hace poco, la lapa común, un pequeño caracol marino de las costas de Europa Occidental, desplazó a las arañas de su pedestal.

Cuando las lapas se alimentan de algas, raspan las rocas con su rádula, una especie de lengua recubierta de pequeños dientes. Los rastros dejan entrever la fuerza de esos dientes, pero no fue hasta 2015 cuando la ciencia le puso un número. Se midió su resistencia a la tracción ―la mayor tensión que puede soportar un material sin romperse― y se determinó en unos cinco gigapascales, la más alta entre todos los materiales naturales.

Las extraordinarias propiedades mecánicas de los dientes de lapa se debe su estructura compuesta: un andamiaje flexible hecho de quitina (una sustancia común en insectos, crustáceos y otros organismos), reforzado con nanocristales de una forma de óxido de hierro llamada goethita.

Explotar la resistencia de este material podría ofrecer soluciones a diversos retos de la ingeniería. "Hay muchas aplicaciones de la tecnología que están limitadas por la resistencia y la dureza de los materiales", afirma Nicola Pugno, investigador de la Universidad de Trento (Italia), que participó en el estudio de 2015.

Los materiales más débiles y frágiles limitan la vida útil de los objetos, y también pueden impedirnos desarrollar nuevas para aplicaciones más extremas "porque llegaremos a un punto en el que el material fallará", explica Pugno. 

Aunque replicar un material natural especialmente resistente es atractivo, no lo es tanto averiguar cómo hacerlo. "Primero hay que recrear estas estructuras tan finas en el laboratorio y luego encontrar formas de producción que se aproximen a la fabricación industrial", explica Zunfeng Liu, investigador de la seda de araña artificial de la Universidad de Nankai (Tianjin, China).

En 2022, investigadores de la Universidad de Portsmouth (Reino Unido) crearon los primeros dientes artificiales de lapa utilizando un curioso método. Primero, fabricaron un andamio de quitina mediante electrospinning, un método de producción de pequeñas fibras a partir de una solución mediante electricidad. Luego, utilizaron cultivos celulares derivados de la rádula de la lapa para añadir los cristales de óxido de hierro. "Voy a ser sincero: no esperaba que esto funcionara tan bien como lo ha hecho, porque es muy extraño", afirma Robin Rumney, autor principal del estudio.

Rumney y su equipo trabajan actualmente en perfeccionar y aumentar la producción de dientes artificiales de lapa con la esperanza de construir un chaleco antibalas. Si lo consiguen, la armadura inspirada en las lapas podría ser una alternativa más fuerte y sostenible a los actuales chalecos antibalas de Kevlar, un material que requiere un proceso de fabricación tóxico y es difícil de reciclar. Rumney también espera producir en el futuro sustitutos sostenibles del plástico, aprovechando las toneladas de quitina que la industria pesquera desecha como residuo.

Por ahora, Rumney está emocionado por analizar un regalo reciente del British Antarctic Survey: una caja de lapas de una especie diferente de la Antártida con dientes metálicos de color dorado. Normalmente, generar compuestos metálicos en el laboratorio requiere temperaturas extremas, y estas lapas serían capaces de hacerlo por debajo de 2 °C. "Si pudiéramos adaptar esta tecnología de extraer metales del agua de mar; podríamos acceder a metales útiles y a agua limpia", concluye Rumney.

Fanni Daniella Szakál es una bióloga marina convertida en periodista científica afincada en Europa.

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