Investigadores recurren a picos de calamar en busca de inspiración médica

El pico del calamar se transforma cuando está mojado de material duro a blando

Científicos del CWRU han desarrollado un material que puede transformarse desde duro a blando, por lo que sus propiedades son potencialmente muy útiles en implantes médicos.

La investigación fue realizada por los profesores Stuart Rowan, Justin Fox y Jeffrey Capadona de los departamentos deciencia e ingeniería macromolecular, química e ingeniería biomédica, y Paul Marasco del Louis Stokes Cleveland Department of Veterans Affairs Medical Center.

La inspiración para el nuevo material proviene del estudio de las propiedades de los picos de calamar. "Los picos de calamar son un material rígido, pero tienen que unirse a un tejido muy suave", explica Rowan. "Ellos no tienen ningún hueso en sí. Imagínese un pedazo de acero unido a un pedazo de plástico y empezar a doblarlos o estirarlos. Las cosas se empiezan a romper y, obviamente, no es muy bueno para el calamar".

A Capadona, Marasco y Rowan se les ocurrió la idea después de leer un artículo de investigación publicado en 2008 en la Universidad de California, Santa Barbara. Rowan y su equipo observaron cómo el pico del calamar se transformaba de material duro a blando. "El calamar resuelve el problema con un diseño en pendiente que va de duro a blando cuando está mojado", explica Rowan. "Hemos creado un material con el mismo tipo de estructura. Hemos tratado de imitar la arquitectura y las propiedades".

La estructura del pico es un nanocompuesto que comprende una red de fibras de quitina incrustadas dentro de cada proteína estructural reticulada de la boca hasta la punta. El gradiente está presente cuando el material del pico está seco, pero se mejora dramáticamente cuando está en el agua, el medio ambiente natural del calamar.

En el material nanocompuesto los investigadores desarrollaron cambios de propiedades cuando está mojado - pasando de un material rígido a un material blando. Potencialmente será útil en dispositivos médicos tales como sensores de glucosa en diabéticos, miembros protésicos y puertos venosos centrales.

Los investigadores están ahora trabajando con el Cleveland Department of Veterans Affairs para desarrollar aplicaciones para el material.  La investigación fue publicada recientemente en el Journal of the American Chemistry Society.

Rowan y Capadona habían estudiado previamente las propiedades del pepino de mar, desarrollando un polímero auto-curable que es útil en el recubrimiento. A Rowan le gusta inspirarse en los fenómenos naturales.

"Como investigador de materiales puedo aprender mucho viendo cómo ha evolucionado la naturaleza para hacer frente también a los retos que vemos en nuestro mundo", dice Rowan. "La naturaleza hace una maravillosa variedad de materiales geniales. La clave está en entender cómo hace eso la naturaleza".

Artículo científico: Bioinspired Water-Enhanced Mechanical Gradient Nanocomposite Films That Mimic the Architecture and Properties of the Squid Beak