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El escarabajo de oro |
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El escarabajo del desierto del Namib emplea un mecanismo natural para captar, retener y beber agua en una región donde nunca llueve. Investigadores del MIT desarrollaron un material nanotecnológico que lo imita. Entre otras aplicaciones, la estructura podría utilizarse como recolector de agua, superficie autolimpiante, y laboratorio de análisis moleculares |
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El escarabajo del desierto del Namib, África, emplea un mecanismo natural para captar, retener y beber agua en una región donde nunca llueve. Ahora, investigadores del Massachusetts Institute of Technology (MIT) desarrollaron un material nanotecnológico que imita sus habilidades. Entre otras aplicaciones, la estructura podría utilizarse como recolector de agua, superficie autolimpiante, y laboratorio de análisis moleculares. Este último desarrollo también está siendo encarado en la Argentina por el Instituto Nacional de Tecnología Industrial (INTI).
En el desierto del Namib, la lluvia es un acontecimiento extraordinario. La hiperárida región se extiende desde Angola hasta Sudáfrica, atravesando Namibia, país al que le da nombre. Para los insectos que lo habitan, como el escarabajo Stenocara, la única esperanza diaria de beber un sorbo de agua está en la neblina del amanecer. Empujada por fuertes vientos provenientes del Atlántico, la niebla acerca al animal gotitas de vapor de agua, que éste se ingenia en capturar.
Cada mañana, el escarabajo se dispone de cara al viento para recoger el agua condensada. Las gotitas se van uniendo y forman gotas más grandes, que le ruedan por el dorso hasta la boca. La inigualable capacidad del escarabajo proviene de su singular estructura, que fue descripta en detalle en un trabajo publicado en la revista Nature en 2001. Según aquella investigación, el bichito tiene una cantidad de pequeñas protuberancias que terminan en puntas hidrofílicas (que atrapan el agua), rodeadas de una superficie superhidrofóbica (que repele el agua), cerosa como la hoja de loto o las alas de un pato.
Inspirándose en el mecanismo descrito entonces por los científicos, un equipo de investigadores del MIT encabezados por el profesor de ingeniería química Robert Cohen y el docente de ciencia de los materiales poliméricos Michael Rubner, acaban de crear con muy buenos resultados un método sencillo para fabricar superficies similares, en lo que constituye un nuevo ejemplo de la llamada “biomímica”, principio de diseño que busca soluciones a los problemas y necesidades del hombre imitando los patrones y estrategias de la naturaleza.
“Hemos creado diseños hidrofílicos sobre superficies superhidrofóbicas, logrando características similares a las del escarabajo del desierto del Namib”, afirman los autores del trabajo, que fue publicado en la revista Nano Letters de mayo pasado.
La neblina que atraviesa el desierto es tan débil que no se llega a producir una condensación normal. Por lo tanto, se necesita un material especialmente diseñado para atrapar y retener esa condensación. Las puntas hidrofílicas del escarabajo -áreas libres de cera capaces de cumplir esa función- retienen gotitas de millonésimas de metro de diámetro.
Los investigadores las imitaron diseñando diminutas estructuras microporosas generadas a partir de compuestos químicos disueltos en agua y un solvente orgánico, a las que añadieron, en capas sucesivas, sustratos de vidrio o plástico y nanopartículas de silicio en lugares elegidos estratégicamente.
Las estructuras se montaron sobre una sustancia parecida al teflón, capaz de hacer resbalar las gotas. Para probar el material, el equipo del MIT pulverizó la superficie con agua y observó que en los puntos porosos quedaban retenidas pequeñas partículas líquidas en forma de esferas casi perfectas, mientras que la zona lisa no se mojaba. Los investigadores pudieron variar los diseños y crear canales superhidrofílicos que conducen el líquido en la dirección deseada.
Entre otras aplicaciones, el nuevo material podrá emplearse para la recolección, canalización y limpieza de agua en zonas áridas. Otra de las alternativas, que ya tentó al ejército estadounidense, es el uso del material como superficie auto-descontaminante para recoger y canalizar sustancias nocivas.
El equipo del MIT también sueña con la generación de laboratorios de análisis químicos del tamaño de un chip: los diseños hidrofílicos podrían utilizarse para evaluar rápidamente interacciones biomoleculares complejas, método sencillo para estudiar en forma condensada las respuestas celulares a distintos agentes.
“En el INTI estamos siguiendo la evolución de los conocimientos relativos a estas técnicas. Y también tenemos como proyecto el desarrollo del Lab on a chip”, señala el doctor Joaquín Valdés, coordinador de proyectos de Nanotecnología en el INTI, al consultársele sobre el avance estadounidense.
“Se vislumbran muchas aplicaciones -agrega el doctor Valdés-, pero la más ambiciosa sería el monitoreo continuo de parámetros relevantes de animales, que permitan a través de un análisis local o remoto no sólo saber cuándo fueron vacunados, sino también detectar tempranamente alguna enfermedad.”
Para concretar el laboratorio del futuro habría que mover una minúscula gota de sangre hacia un lugar con un reactivo específico y transmitir el resultado mediante una señal, como por ejemplo el encendido de una luz, explica Valdés.
El especialista argentino, director del Programa de Metrología y gerente de Calidad y Ambiente del INTI, aclara que estos desarrollos requieren un trabajo interdisciplinario, en el que se integren físicos, químicos, ingenieros, biólogos, y grupos de electrónica, nanoencapsulados y mediciones de precisión, además de especialistas en vacunas, enfermedades y reactivos.
“En el INTI conviven equipos de las más variadas disciplinas. Para estos proyectos no sólo estamos rompiendo los cercos internos de los grupos de trabajo tradicionales, sino también estableciendo alianzas estratégicas con instituciones hermanas como el INTA y grupos de investigación de las universidades”, afirma.
“El desarrollo puede convertirse en la fábrica o la planta química del futuro”, dijo el profesor Cohen, del MIT, en un comunicado de prensa difundido por el propio instituto al publicarse el trabajo. Valdés, del INTI, también está convencido de que el mundo del manejo de pequeñas cantidades de líquidos con fines determinados nos sorprenderá con avances revolucionarios.
Por Florencia Mangiapane
Agencia de Noticias CyTA-Instituto Leloir
10-08-06 |
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