En que se caracterizan los biomateriales?
En que se caracterizan los biomateriales.
En resumen
Ñas son impresionantes cuando se comparan con los hilos de acero y con otras fibras de altas prestaciones, como el Kevlar 49 (DuPont) : la tensión de rotura (fuerza de rotura dividida por la sección del hilo) para el acero y el Kevlar se sitúa alrededor de 3.
Mejor respuesta
Ñas son impresionantes cuando se comparan con los hilos
de acero y con otras fibras de altas prestaciones, como
el Kevlar 49 (DuPont) : la tensión de rotura (fuerza de rotura
dividida por la sección del hilo) para el acero y el
Kevlar se sitúa alrededor de 3.
000 MPa mientras que la del
hilo de araña Amneusgemmoides puede alcanzar 4.
000 MPa
(Viney 2000).
Los valores más normales están alrededor
de 1.
000 MPa (recuérdese que el hilo de seda del
Bombyx morí llegaba a 500 MPa).
Además, los hilos de
seda de araña son más flexibles y pueden deformarse más
del 30% sin romperse.
Estas dos propiedades —gran resistencia
y deformabilidad— permiten que el hilo almacene
una gran cantidad de energía antes de romperse ;
130 kj / kg para el hilo de araña, frente a 30 kj / kg para el
Kevlar y apenas 4 kj / kg para el acero.
Esta propiedad no
es de extrañar ya que la tela de araña debe ser capaz de
soportar sin romperse el impacto de un insecto.
En la tabla
se muestran algunas propiedades de los hilos de seda
junto con las de otras fibras artificiales e hilos de acero, y
en la figura 8 se han representado las curvas obtenidas en
ensayos de tracción.
El área encerrada bajo cada curva indica
la capacidad de almacenar energía antes de romper el
hilo.
La solución acuosa que dará origen a las hebras de seda - tanto en el gusano de seda como en las arañas - es una solución
de cadenas proteínicas de forma globular, según la
información proporcionada por resonancia magnética nuclear
y espectroscopia Raman (Viney 2000).
En las hebras
aparece una estructura cristalina donde las cadenas proteínicas
se ordenan en forma de hojas plegadas, conocidas
como hojas (3.
La estructura de la hebra se puede modelizar
como si fuera un material compuesto por microcristales
de hojas (3 embebidos en una matriz amorfa de un
polipéptido (figura 9).
La fibroína de la seda de las arañas
tiene una secuencia de aminoácidos menos regular que la
de los gusanos de seda y esta podría ser la causa de que
la seda de las arañas tenga una mayor proporción de material
amorfo.
Los hilos de la tela de araña tienen otras propiedades
sorprendentes : el recubrimiento de los hilos radiales - que
suelen mantenerse secos - es una fina capa de lípidos,
mientras que los hilos de la espiral - los llamados hilos de
captura, que conviene que sean muy deformables - poseen
un revestimiento acuoso que facilita su deformación.
Además, los recubrimientos incorporan fungicidas y bactericidas
que defienden los hilos contra bacterias y hongos
que podrían deleitarse con las nutritivas proteínas del
recubrimiento.
Esta cualidad antiséptica de la tela de ara -
ña podría justificar que se la usara antiguamente para vendar
las heridas.
Entre otras propiedades curiosas, también
se ha detectado un comportamiento piezoeléctrico de los
hilos e interesantes propiedades ópticas ; algunas telas de
araña reflejan la luz ultravioleta y son verdaderas trampas
para los insectos que se sienten atraídos por esas longitudes
de onda mientras buscan alimento, apareamiento o
un lugar para depositar sus huevos.
Otras telas cambian
de color según las estaciones para facilitar la captura de las
3000
DEFORMACIÓN (%)
Fig.
8. - Ensayos de tracción correspondientes a distintos tipos de fibras.
En la escala vertical se representa la tensión (fuerza / sección) y en
la horizontal, la deformación (incremento de longitud / longitud).
119
MANUEL ELICES CALAFAT
| 6nm
Fig.
9. - La microestructura del hilo de araña no se conoce aún con detalle.
El material compuesto por microcristales de hojas p embebidos
en una matriz amorfa, permite calcular propiedades mecánicas que coinciden bastante bien con los experimentos.
Presas y para protegerse de los predadores.
Todo este comportamiento
polivalente ilustra el concepto de multifuncionalidad,
casi siempre presente en los materiales bioló -
gicos, fruto de una estructura muy jerarquizada.
El hilado, o quizá con más propiedad el extrusionado,
de la solución proteínica que dará lugar a las hebras de
seda es un proceso muy ingenioso y todavía no bien conocido.
Mediante este sistema, la solución concentrada
(aproximadamente 30 %) y viscosa almacenada en las glándulas
se convierte en una fibra insoluble en agua.
El proceso
implica la formación de una fase de cristal - líquido,
de baja viscosidad y sensible al esfuerzo cortante, a medida
que se elimina el agua y aumenta la concentración.
La
información disponible (a partir de observaciones de B.
Mori y N.
Clavipes) sugiere que la fase formada es una solución
de estructuras alargadas supramoleculares, ensambladas
por agregación de las cadenas proteínicas globula.
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