jueves, 28 de mayo de 2015

De percebes, mejillones y adhesivos

Hace ahora más de nueve años  escribí una entrada sobre el SuperGlue. Entrada que podría reeditar ahora ya que casi nadie se la habrá leído, dados los pocos lectores que entonces tenía. Al inicio de esa entrada, y dado que iba de adhesivos, me hacía eco de un artículo  de un Grupo americano [Angew. Chem. Int. Ed. 2004, 43, 448]  en el que parecían haber puesto al descubierto parte de los secretos de mejillones, percebes y otras especies a la hora de adherirse con su característica firmeza a las rocas bañadas por el mar. Desde entonces he seguido con interés el asunto y hace unas semanas, el amigo Fernando Cossío (que no sé cómo saca tiempo para acordarse de mi) me mandaba un artículo de Nature en el que se hacían eco de los últimos avances en la comprensión de este adhesivo natural que muchos tratar de imitar.

De bivalvos como los mejillones sabe mucho mi ex-Rector, Iñako Pérez-Iglesias, aunque creo que su especialidad como fisiólogo animal son los berberechos. Así que al hilo de la mención a ambos colegas, y amigos, aprovecho la ocasión para recomendaros el Curso de Verano que, como todos los años, organizan ambos desde sus puestos directivos en Ikerbasque y en la Cátedra de Cultura Científica de la Universidad del País Vasco. Este año las fechas son entre el 8 y el 10 de julio.

En la entrada arriba mencionada, yo hacía referencia a que el mencionado grupo americano parecía tener ya claro, en aquel entonces, que estas especies deben su pertinaz adherencia a todo tipo de superficies a un proceso en el que que se ven envueltas proteínas que tienen insertados en su estructura grupos de 3,4 dihidroxifenil alanina (DOPA). También habían descubierto ya el concurso en el proceso de iones de algunos metales como el hierro, el zinc o el cobre, una participación que avalaba el hecho de que las concentraciones de estos iones en las zonas que actúan como adhesivo pueden ser hasta 100000 veces más altas que las que se dan en el medio marino circundante. Estudios posteriores del mismo grupo han mostrado que es el Fe (III) el que tiene un papel fundamental en el proceso que transforma la proteína modificada con DOPA en lo que los químicos llamamos un polímero reticulado, algo parecido a lo que ocurre cuando el SuperGlue se saca de su tubo y se pone duro en contacto con la humedad ambiental o de nuestro dedo.

Desde entonces, mucha gente ha tratado de reproducir la estructura del material que constituye la base del potente adhesivo de estos bichos. Obtenerlo directamente de ellos no es operativo porque implicaría tratar con muchos especímenes. Por otro lado, no es posible extraerlo de las zonas en las que el propio adhesivo está ya en contacto con una superficie, porque el término reticulado que he empleado anteriormente implica que ese material no se puede disolver con disolventes para así extraerlo.

Así que otros Grupos han tratado de sintetizar estructuras parecidas a las de la proteína modificada con DOPA, aunque los resultados no han sido excesivamente prometedores hasta el momento, al no poder reproducir las excelentes propiedades de adhesión y resistencia mecánica de los adhesivos de nuestros amigos los percebes y mejillones. Pero en el artículo que me mandaba Cossío, se hacía mención a que el propio Grupo al que vengo citando en este post, ha conseguido un adhesivo basado en un copolímero de estireno y 3,4 dihidroxi estireno que, además de tener resonancias de la estructura de la DOPA, da lugar a un material reticulable, gracias al concurso de diversas sales inorgánicas, con excelentes propiedades de adhesión, material que los autores han corrido a patentar.

Pero la lectura de otros artículos del mismo Grupo, más técnicos que el de Nature arriba citado, me han hecho apreciar que hay una diferencia sustancial con el adhesivo de los mejillones. En ningún caso se menciona en esos artículos que el proceso de adhesión pueda llevarse a cabo en presencia de agua, como ocurre en las rocas a las que nuestros amigos se adhieren. Y si no se menciona es casi seguro que no funciona en esas condiciones drásticas. Así que todavía no hemos desentrañado del todo el secreto de percebes y mejillones. Continuará...

3 comentarios:

Fernando dijo...

Como lo prometido es deuda, querido Búho, aquí dejo mi comentario.

Me sorprende muchísimo el papel que tiene el hierro en la formación del adhesivo de los bivalvos. Por casualidad (en una asignatura de Bioinorgánica hice un trabajo sobre el tema) sí que sabía que estos moluscos eran particularmente ricos en hierro, especialmente en las "barbas" y zonas de agarre, pero no sabía que el Fe(III) jugaba ese papel. Supongo que, con tanto estudio, también se habrá visto que el hierro no forma en ningún caso parte de los bio-polímeros, ¿no?

También es curioso que el proceso funcione en presencia de (tanta) agua. Y, como cuando hacemos macarrones, tampoco podemos olvidarnos de la sal. Con lo corrosivos que son los ambientes marinos, me sorprende que los materiales también resistan estas condiciones.

Por otro lado, un par de dudas:

* Cuando se intentan hacer estructuras similares... ¿se ha intentado hacer in vitro usando la propia proteína? Sé que a gran escala no sería muy viable, pero igual a escala de laboratorio sería suficiente como para testar las propiedades del material.

* Este material, ¿tiene algo que ver (supongo que no) con este otro que se aisló de las lapas hace no mucho? http://www.bbc.com/news/science-environment-31500883

Muchas gracias, como siempre, por estos artículos. Siempre un placer leerte.

gabriela dijo...

Como siempre, aprendo algo leyéndote, amigo Búho...Eso de los percebes...pues no los conozco en vivo, no sé si son sabrosos...

En cuanto al pegamento, la naturaleza "nos saca pica"a cada rato...porque no sabemos aún tantísimas cosas...Al igual que Fernando, mientras leía iba pensando en cómo funciona en agua salada en movimiento...Interesante...

Y me recordó toda la investigación que se ha hecho en torno al material de las telarañas...porque la naturaleza lo inventó, y nosotros vivimos "copiando".

Estaremos a la espera de ese "continuará".

Alexforo dijo...

Estupendos pegamentos el Superglue. el Loctite...pero, como avisa el Búho, es difícil salir indemne de su uso. Y aunque han ideado infinidad de modalidades de envase siempre se termina perdiendo mucho producto porque siempre se acaba "solidificando". Yo procuro almacenar el envase boca abajo y ni por esas.
A Gabriela anunciarle que los percebes, siempre que sean del Cantábrico y de buen tamaño, son una delicia.
Las dos entradas, la antigua y ésta, como siempre muy interesantes