Un adhesivo bioinspirado que es reversible sumergido en agua

Dibujo20171221 Working mechanism underwater adhesion Nature Communications 8 2218 2017

La mayoría de los adhesivos (o pegamentos) funcionan mal bajo el agua, o incluso no funcionan. Las moléculas de agua se interponen entre la superficie de contacto y el adhesivo lo que dificulta su acción. El camino hacia la solución de este problema podría basarse en los adhesivos bioinspirados. Se publica el llamado smart wet adhesive (adhesivo húmedo inteligente), que es reversible, rápido y adaptable a diferentes superficies. Por desgracia funciona muy bien a 40 ºC, pero bastante mal a 25 ºC.

El nuevo adhesivo se inspira en los usados por muchos animales marinos, como mejilllones, percebes y gusanos, que se adhieren en medio húmedo gracias a compuestos derivadas del aminoácido L-tirosina, también llamado DOPA y 3,4-dihidroxi-L-fenilalanina. Usa una combinación de polímeros decorados con ciertas moléculas adhesivas para minimizar el efecto del agua sobre dichas moléculas. Por supuesto, quedan aún muchos avances para lograr un adhesivo con buen comportamiento en todo el rango de temperaturas y que garantice una comercialización óptima.

El artículo es Yanhua Zhao, Yang Wu, …, Zuankai Wang, “Bio-inspired reversible underwater adhesive,” Nature Communications 8: 2218 (20 Dec 2017), doi: 10.1038/s41467-017-02387-2.

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Dibujo20171221 Bioinspired wet adhesive synthesis and characterization Nature Communications 8 2218 2017

El nuevo adhesivo está formado por dos copolímeros: uno inspirado en el de los mejillones (DOPA) y otro en un polímero inteligente (smart polymer), garantizando este último la reversibiilidad del adhesivo. El primer copolímero es pDOPA-AD-MEA que consiste en un polímero de MEA, acrilato de metoxietilo, en algunos de cuyos monómeros están acopladas moléculas de DOPA y de AD, adamantina. El segundo copolímero es pNIPAM-CD que consiste en un polímero pNIPAM, poli(N-isopropilacrilamida) en alguno de cuyos monómeros están acopladas moléculas de CD, β-ciclodextrina. La clave del nuevo adhesivo es la decoración de los copolímeros.

Dibujo20171221 H and ion effects on the wet adhesion Nature Communications 8 2218 2017

A nivel microscópico se ha usado un microscopio de fuerza atómica (AFM) para medir la fuerza de adhesión, resultando ser de ~23 nN a 40 °C y de ~2,2 nN a 25 °C. A nivel macroscópico se ha depositado una capa uniforme de ~90 μm de grosor sobre un sustrato de siclicio de 1,5 × 1,5 cm; para las medidas de la fuerza de adhesión se ha sumergido en disoluciones acuosas con diferente pH y en disoluciones 1 M de NaCl, KCl, CaCl2, MgCl2, ZnCl2 y FeCl3). A 40 ºC la adhesión alcanzada llega hasta ~4 kPa salvo para alto pH y en la disolución de FeCl3; sin embargo, a 25 ºC la adhesión es mucho menor.

En resumen, se ha desarrollado un adhesivo bioinspirado reversible que funciona bajo agua a una temperatura de unos 40º C, pero cuya adhesión es muy baja a 25 ºC. Por tanto, será un punto de partida para del desarrollo de futuros adhesivos cuyo comportamiento se buena en un amplio rango de temperaturas. Sin lugar a dudas la ingeniería bioinspirada tiene gran futuro comercial.


2 Comentarios

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Emilio MolinaEmilio Molina

Una duda que quizá puedas resolverme: ¿Qué ganaría en una confrontación, el pegamento biológico más potente o la superficie biológica más antiadherente?

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