Los materiales de la Ingeniería Biológica y Genética: El Biomimetismo

Sexta parte de doce.

Presentado originalmente como Trabajo de Ingreso
a la Maestría en Arquitectura Tecnología,
aprobado y publicado por la
División de Estudios de Posgrado e Investigación,
Edificio de la Unidad de Posgrado,
Facultad de Arquitectura de la UNAM, México.
Mayo - Julio de 1996.

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Los materiales de la Ingeniería Biológica y Genética: El Biomimetismo

Sin duda, lo más excitante de todos los materiales novedosos, está en el área de la ingeniería biológica y genética, bajo la visión del Biomimetismo, que actualmente investigan la química y síntesis protéica de los seres vivos, comparándola con la tradicional química orgánica de los plásticos. El resultado de este análisis será la obtención de materiales a partir de los secretos de la seda de las arañas y gusanos, las conchas marinas, los cuernos de los rinocerontes, los caparazones de los insectos y los dientes de los roedores. Lo que se pretende es adaptar los diseños de la naturaleza a los propósitos humanos, más que tratar de copiar literalmente a la naturaleza directamente.

Ilustración 3. La concha de mar es un modelo sencillo construido de piedras de carbonato de calcio, y mortero de proteínas y azúcares complejos.

A escala microscópica, una telaraña contiene cables de seda cuya resistencia a la tensión es cinco veces mayor que la del acero estructural. Esta seda es flexible y moldeable, y una araña la fábrica en forma de proteína soluble al agua, que al momento de tener contacto con el aire, se endurece ⁽¹⁶⁾. Las conchas marinas, analizadas bajo el microscopio, son similares a un muro de piedra laja junteado con mortero. En la concha, los cristales de carbonato de calcio absorbidos del agua marina, sirven como piedras, mientras que una pequeña capa de proteínas y azúcares complejos actúan como mortero. Las conchas son tan resistentes como la mejor de las cerámicas artificiales, pero con la diferencia de no ser tan frágiles. Las fibras de los cuernos de los rinocerontes son analizadas a detalle⁽¹⁷⁾, ya que presentan características similares a la concha marina, pero con la singularidad de la auto reparación. El cuerno del rinoceronte es capaz de repararse después de ser agrietado por una batalla con otro de su especie. La caparazón de los insectos contiene una proteína llamada resilín⁽¹⁸⁾, que es similar al mejor de los plásticos sintéticos. No se disuelve contacto de solventes orgánicos y es sumamente resistente y durable. Los dientes de los roedores son extremadamente duros y afiliados. Están constituidos de estructuras⁽¹⁹⁾ parecidas a las espumas de cerámicas avanzadas. Además, tienen la increíble cualidad de no fracturarse fácilmente.

Ilustración 4. No es un muro de piedra laja, es la superficie compleja de la concha marina vista al microscopio, que sirve de modelo para nuevas cerámicas.

Es muy probable que, en el futuro, la seda de araña sea utilizada para fabricar fibras altamente resistentes, que permitan la fabricación de elegantes y antirrasgables lonas, que lo mismo puedan ser usadas para un paracaídas o una estructura lonaria. La seda puede permitir la creación de cables, ultraligeros y delgados, de alta resistencia, tanto para sujetar una vela marina como para la construcción de un puente en suspensión colgante. Tal vez las paredes de los edificios del futuro, sean construidos con resilín, permitiendo la resistencia a todo tipo de agentes dañinos. Podríamos imaginar vehículos recién golpeados que se auto repararan, como edificios sismo resistentes que arreglaran sus propias grietas y daños estructurales.

Lo más increíble de esta nueva tecnología llamada biomimetismo, será la forma en que se fabricarán los materiales: Mediante la ingeniería genética, se crearán bacterias que se alimenten de ciertos compuestos, produciendo en su camino cantidades gigantes de estas enzimas y proteínas⁽²⁰⁾. De hecho, este procedimiento ya funciona en la fabricación de la cerveza, el vino y el yoghurt.

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CITAS

⁽¹⁶⁾ La compañía Protein Polymer Technologies vende ya un producto de uso médico: pintura de proteína de seda de gusanos combinada con fibronectina, que permite sobre laminados plásticos, la adhesión de células. La compañía pretende utilizarla para crear laminados de construcción de poliéster con textura de seda.Regresar

⁽¹⁷⁾ La estructura fibrosa del cuerno es similar al material usado en las alas de los aviones anti radar Stealth de EE. UU.Regresar

⁽¹⁸⁾ El Departamento de Defensa de EE. UU. la está utilizando para crear goma sintética para ropa y guantes contra solventes peligrososRegresar

⁽¹⁹⁾ La Universidad de Arizona busca duplicarla con Óxido de Titanio para la fabricación de huesos humanos sintéticos.Regresar

⁽²⁰⁾ Un procedimiento distinto sería absurdo: para producir 1 kg de seda de araña se requeriría de más de 1000 especímenes juntos.Regresar

D.R. © Ernesto Ocampo Ruiz, DEPI, Facultad de Arquitectura de la UNAM, México, 1996.