Nepentes y el superdeslizamiento

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La estrategia de las plantas carnívoras a la hora de obtener nutrientes ausentes en sus ecosistemas marginales mediante la caza de insectos, aves o incluso micromamíferos era negada y considerada anti-natura por el mismísimo Linneo, gran naturalista del XVIII, por considerar a las plantas seres inferiores, proponiendo tales cualidades a poderes divinos casuales.  En cambio Darwin fascinado por ellas, sabia que eran adaptaciones propias de la evolución. En los ecosistemas donde habitan, zonas pantanosas, ciénagas…, al no existir oxígeno, la materia orgánica no se descompone haciendo imposible la obtención de ciertos nutrientes como las proteínas, base para producción del ADN. Del cuarto de millón de plantas conocidas, tan solo unas 630 especies son carnívoras siendo las mas conocidas las plantas jarro, las dróseras, las utricularias o las atrapamoscas solo por citar algunas. Todas han desarrollado fascinantes mecanismos para atraer a “seres superiores” y así poder sobrevivir. Mediante el color rojo (pigmento antocianina) que simula la carne, o el dulce néctar, irresistible para los animales, estos son atraídos. En el caso de Nepentes, la planta ha modificado alguna de sus hojas (video 4 min) hasta convertirla en un jarro cuyo borde o peristoma posee una estructura capaz de deslizar a cualquier ser por pequeño que sea y posea estructura anti-deslizante alguna, para hacerlo caer al interior donde se añadirán otros mecanismos como las paredes y pelos cerosos que imposibilitan la escapatoria o un líquido enzimatico que digiere poco a poco el cuerpo del animal. Estas sustancias internas son capaces de atravesar los duros exoesqueletos de los insectos o el pelaje y plumaje de mamíferos y aves respectivamente.  Resultan espectaculares la combinación de estrategias para un “ser inferior” de modificación de la forma y función (la hoja realiza mal la función fotosintética),  la propia atracción, la captura, la no escapatoria y finalmente la muerte y metabolismo de la presa.

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Características básicas de algunas plantas carnívoras |varias fuentes de la RED modificado y traducido por el autor|

Hoy solo veremos una de las partes de tan sofisticado mecanismo que ha inspirado a un equipo de investigación de Harvard a la creación de un nuevo material. El borde o peristomo (peri alrededor; stomo boca) posee células anisótropas en las que la solución acuosa se mantiene por tensión superficial como una fina película que hacer resbalar cualquier material que se pose incluyendo a las hormigas que incluso con sus almohadillas ventosas pierden el control a su paso sobre la superficie…Este mini video (1:30 min) lo deja claro!.

Los científicos del Laboratorio de Aizenberg del Instituto Wyss de Ingeniería Inspirada Biológicamente de la universidad de Harvard buscaban materiales naturales omnifóbicos, repelentes de todo. El equipo de Harvard diseñó un material capaz de no mezclar cualquier líquido vertido sobre él, una matriz aleatoria de nanofibras. Han llamado a su producto SLIPS (superficie porosa infusionada con liquido resbaloso), y parece repeler todo: sangre, aceite, incluso el hielo que no puede formarse en su superficie. Con apenas un ángulo de inclinación de 2 grados el nuevo material funciona no sólo como auto-limpiable, sino también como auto-reparable con organización propia. Cuando se hacen cortes en la matriz estructural, el líquido llena rápidamente las secciones y el rendimiento de la superficie resbaladiza continúa sin cesar. Por fín parece haber sustituto al dañino teflón, y promete ser útil para una amplia gama de productos biomédicos, industriales como revestimientos de tuberías, superficies públicas de auto-limpieza y aplicaciones para deshielo. Ya se estudian en otros campos como la óptica, sensores y células solares.

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representación de SLIPS (premio R+D 100 Magazine 2012)/abajo: izda fotografía bajo microscopio electrónico de barrido (SEM) con glóbulos rojos coagulados, riesgo común y potencialmente mortal asociado con el uso de dispositivos médicos implantados; dcha: portaobjetos de vidrio sumergidos en sangre demostrando la eficacia del recubrimiento TLP-tratada a la derecha.

Este nuevo material supera a lo existente y mejora el conocido el efecto Loto (post 31 oct 2013 y mini-video explicativo) que no funciona bien para líquidos orgánicos o complejos, ni tampoco si la superficie está dañada (por ejemplo, rayada) o sujeto a condiciones extremas, pues las gotas tienden a pegarse o hundirse en las texturas en vez de rodar lejos. El material inspirado en la planta de jarra tiene un enfoque fundamentalmente diferente. En lugar de utilizar, nanoestructuras llenas de aire sin rebabas para repeler el agua, como hemos visto, el borde de la jarra crea una capa resbaladiza y el propio fluido se convierte en la superficie repelente. El propio material hace las funciones!. El efecto es similar a cuando un hidroavión se desliza sobre el agua.

Veamos algunos videos interesantes sobre el asunto:  5min de los propios investigadores; TED (17 min) sobre biomimésis extrema, mas aplicaciones desde Harvard y el enlace a la empresa que ya comercializa el material.

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nombre de la empresa que comercializa las propiedades bioinspiradas en Nepentes

De nuevo la naturaleza nos muestra una super-tecnología que hasta ahora era desconocida, con enormes posibilidades de mejorar la vida y creando valor. El propio Linneo, escéptico entonces, ahora se vería igual de maravillado que nosotros. Pero estas plantas que evolucionaron hace 60-125 millones de años (no hay fósiles claros), son muy sensibles a los cambios ambientales. En concreto los desechos agropecuarios y la propia contaminación de las centrales eléctricas convencionales añaden un exceso importante de compuestos nitrogenados que van a parar a las turberas y otras zonas pantanosas causando un exceso de fertilizantes que acaban “quemando” a la planta. Ojalá estos delicados y fabulosos organismos que llevan millones de años diseñando estrategias de supervivencia, continúen haciéndolo para nuestro propio bien común.

Os dejo un interesante artículo sobre el tema, publicado en el número 3 (español) de la prestigiosa Zygote Quarterly Journal donde colaboro.

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Filed under Design, Eventos bioinspiradores, Exploración personal, Investigación Biologica, Los Genios del lugar, Materiales, Plantas, Recursos

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