Una sustancia natural que los científicos han buscado en la creación de materiales sintéticos es el nácar. Un material excepcionalmente duro y rígido producido por algunos moluscos como un mecanismo de defensa contra un elemento irritante, el cual en muchas ocasiones son granos de arena. Cualquier cuerpo extraño que entra al molusco, es cubierto poco a poco por laminillas de nácar.
Ahora, un biólogo de la Universidad de Rochester ha inventado un método económico y respetuoso con el medio ambiente para fabricar nácar artificial utilizando un componente innovador: las bacterias. El nácar artificial creado por Anne S. Meyer, profesora asociada de biología en Rochester y sus colegas han producidos biológicamente y tienen la dureza del nácar natural, a la vez que son rígidos y, sorprendentemente, flexibles.
El método utilizado para crear el nuevo material podría conducir a nuevas aplicaciones en medicina, ingeniería e incluso en la construcción de edificios en la Luna.
Impresionantes propiedades mecánicas.
Las impresionantes propiedades mecánicas del nácar natural surgen de su estructura jerárquica y en capas, que permite que la energía se disperse uniformemente en todo el material. En un artículo publicado en la revista Small, Meyer y sus colegas describen su método de uso de dos cepas de bacterias para replicar estas capas. Cuando examinaron las muestras bajo un microscopio electrónico, la estructura creada por las bacterias se colocó en capas de manera similar al nácar producido naturalmente por los moluscos.
Para producir nácar en el laboratorio de Meyer, todo lo que los investigadores deben hacer es cultivar bacterias y dejar que se siente en un lugar cálido.
De las bacterias al nácar.
Para hacer el nácar artificial, Meyer y su equipo crean capas delgadas alternas de carbonato de calcio cristalizado, como el cemento, y el polímero pegajoso. Primero toman un portaobjetos de vidrio o plástico y lo colocan en un vaso que contiene la bacteria Sporosarcina pasteurii, una fuente de calcio y urea. Esta combinación desencadena la cristalización del carbonato de calcio. Para hacer la capa de polímero, colocan el portaobjetos en una solución de la bacteria Bacillus licheniformis, luego dejan que el vaso se asiente en una incubadora.
En este momento, se tarda aproximadamente un día en formar una capa, de aproximadamente cinco micrómetros de espesor, de carbonato de calcio y polímero. Meyer y su equipo actualmente están estudiando el recubrimiento de otros materiales como el metal con el nácar, y “estamos probando nuevas técnicas para hacer que los materiales más gruesos, similares a los nácares, sean el material completo”, dice Meyer.
Construyendo casas en la luna.
Una de las características más beneficiosas del nácar producido en el laboratorio de Meyer es que es biocompatible: está hecho de materiales que produce el cuerpo humano o que los humanos pueden comer naturalmente de todos modos. Esto hace que el nácar sea ideal para aplicaciones médicas como huesos artificiales e implantes, dice Meyer.
“Si se rompe un brazo, por ejemplo, puede colocar un pasador de metal que debe retirarse con una segunda cirugía después de que el hueso se haya curado. Un alfiler hecho de nuestro material sería rígido y resistente, pero no tendrías que quitarlo”.
Aunque el material es más resistente y rígido que la mayoría de los plásticos, es muy liviano, una calidad que es especialmente valiosa para vehículos de transporte como aviones, botes o cohetes, donde cada libra adicional significa combustible adicional. Debido a que la producción de nácar bacteriano no requiere ningún instrumento complejo, y el recubrimiento de nácar protege contra la degradación química y la intemperie, es prometedor para aplicaciones de ingeniería civil como prevención de grietas, recubrimientos protectores para el control de la erosión o para la conservación de artefactos culturales, y Podría ser útil en la industria alimentaria, como material de embalaje sostenible.
Incluso más allá de sus cualidades como material estructural ideal, el nácar en sí mismo, como sabe todo dueño de joyas de perlas, es “muy hermoso”, dice Meyer.