Question

En que se caracterizan los biomateriales

Answer 1

Ñas son impresionantes cuando se comparan con los hilos de acero y con otras fibras de altas prestaciones, como el Kevlar 49 (DuPont): la tensión de rotura (fuerza de rotura dividida por la sección del hilo) para el acero y el Kevlar se sitúa alrededor de 3.000 MPa mientras que la del hilo de araña Amneusgemmoides puede alcanzar 4.000 MPa (Viney 2000). Los valores más normales están alrededor de 1.000 MPa (recuérdese que el hilo de seda del Bombyx morí llegaba a 500 MPa). Además, los hilos de seda de araña son más flexibles y pueden deformarse más del 30% sin romperse. Estas dos propiedades —gran resistencia y deformabilidad— permiten que el hilo almacene una gran cantidad de energía antes de romperse; 130 kj/kg para el hilo de araña, frente a 30 kj/kg para el Kevlar y apenas 4 kj/kg para el acero. Esta propiedad no es de extrañar ya que la tela de araña debe ser capaz de soportar sin romperse el impacto de un insecto. En la tabla se muestran algunas propiedades de los hilos de seda junto con las de otras fibras artificiales e hilos de acero, y en la figura 8 se han representado las curvas obtenidas en ensayos de tracción. El área encerrada bajo cada curva indica la capacidad de almacenar energía antes de romper el hilo. La solución acuosa que dará origen a las hebras de seda -tanto en el gusano de seda como en las arañas- es una solución de cadenas proteínicas de forma globular, según la información proporcionada por resonancia magnética nuclear y espectroscopia Raman (Viney 2000). En las hebras aparece una estructura cristalina donde las cadenas proteínicas se ordenan en forma de hojas plegadas, conocidas como hojas (3. La estructura de la hebra se puede modelizar como si fuera un material compuesto por microcristales de hojas (3 embebidos en una matriz amorfa de un polipéptido (figura 9). La fibroína de la seda de las arañas tiene una secuencia de aminoácidos menos regular que la de los gusanos de seda y esta podría ser la causa de que la seda de las arañas tenga una mayor proporción de material amorfo. Los hilos de la tela de araña tienen otras propiedades sorprendentes: el recubrimiento de los hilos radiales -que suelen mantenerse secos- es una fina capa de lípidos, mientras que los hilos de la espiral -los llamados hilos de captura, que conviene que sean muy deformables- poseen un revestimiento acuoso que facilita su deformación. Además, los recubrimientos incorporan fungicidas y bactericidas que defienden los hilos contra bacterias y hongos que podrían deleitarse con las nutritivas proteínas del recubrimiento. Esta cualidad antiséptica de la tela de ara- ña podría justificar que se la usara antiguamente para vendar las heridas. Entre otras propiedades curiosas, también se ha detectado un comportamiento piezoeléctrico de los hilos e interesantes propiedades ópticas; algunas telas de araña reflejan la luz ultravioleta y son verdaderas trampas para los insectos que se sienten atraídos por esas longitudes de onda mientras buscan alimento, apareamiento o un lugar para depositar sus huevos. Otras telas cambian de color según las estaciones para facilitar la captura de las 3000 DEFORMACIÓN (%) Fig. 8.- Ensayos de tracción correspondientes a distintos tipos de fibras. En la escala vertical se representa la tensión (fuerza/sección) y en la horizontal, la deformación (incremento de longitud/longitud). 119 MANUEL ELICES CALAFAT | 6nm Fig. 9.- La microestructura del hilo de araña no se conoce aún con detalle. El material compuesto por microcristales de hojas p embebidos en una matriz amorfa, permite calcular propiedades mecánicas que coinciden bastante bien con los experimentos. presas y para protegerse de los predadores. Todo este comportamiento polivalente ilustra el concepto de multifuncionalidad, casi siempre presente en los materiales bioló- gicos, fruto de una estructura muy jerarquizada. El hilado, o quizá con más propiedad el extrusionado, de la solución proteínica que dará lugar a las hebras de seda es un proceso muy ingenioso y todavía no bien conocido. Mediante este sistema, la solución concentrada (aproximadamente 30 %) y viscosa almacenada en las glándulas se convierte en una fibra insoluble en agua. El proceso implica la formación de una fase de cristal-líquido, de baja viscosidad y sensible al esfuerzo cortante, a medida que se elimina el agua y aumenta la concentración. La información disponible (a partir de observaciones de B. mori y N. clavipes) sugiere que la fase formada es una solución de estructuras alargadas supramoleculares, ensambladas por agregación de las cadenas proteínicas globula