Telarañas en las entrañas

Que Spiderman pudiera columpiarse de rascacielos en rascacielos y utilizara sus telarañas sintéticas no es ciencia ficción. Al menos, no del todo, puesto que si en algo coinciden los científicos es que el hilo de seda de los arácnidos sin duda será uno de los materiales del futuro. Así lo ponen de manifiesto los trabajos realizados por el equipo de Gustavo Guinea, catedrático de Ciencia de Materiales de la Universidad Politécnica de Madrid, que lleva años dedicado al estudio de la tela de araña.

Guinea está inmerso en la biomimética, que consiste en la imitación en laboratorio de algunos procesos biológicos para su posterior aplicación industrial. Y en este escenario, el hilo de araña juega un papel crucial en el campo de los materiales biológicos nanoestructurados. Este hilo, fabricado con 20 aminoácidos esenciales, tiene un grosor de entre 2 y 3 micrómetros, es decir, una décima parte de un cabello humano.

A pesar de esta delgadez, se puede afirmar sin miedo a equivocarse que se trata de una de las fibras naturales de más altas prestaciones mecánicas.  ¿A qué se debe que sea tan resistente? Fundamentalmente a dos factores: por un lado, a su propia resistencia mecánica (fuerza necesaria para romper el hilo) que podría compararse a la del acero o el kevlar (empleado para la fabricación de chalecos antibalas); y por otro, a su capacidad de deformación, capaz de incrementar su longitud antes de romperse entre diez y cien veces más que otras fibras.

Como muestra, un botón: un hilo de acero o las fibras de altas prestaciones se rompe con una deformación del 1%; los hilos de seda, en cambio, con deformaciones del 30%. Además, si la tensión de rotura, que es la que mide la fuerza de ruptura dividida por una sección, no supera los 3.000 megapascales en el caso del acero o del kevlar (material empleado para fabricar chalecos antibalas), la telaraña puede alcanzar hasta los 4.000 megapascales.  Esto da como resultado que un único hilo de araña sea capaz de soportar entre uno y dos millones de pascales.

Más de un tipo de telaraña

Uno de los hallazgos más interesantes es que la araña es capaz de cambiar las propiedades de los hilos que segrega (entre seis y siete tipos distintos), a pesar de que éstos pueden estar siendo producidos bajo condiciones nominalmente idénticas. Esto quiere decir que el animal es capaz de adaptar su telaraña en función de sus necesidades específicas. Así, si se va a desplazar por el hilo de seda el arácnido usará una retícula estructural, radial y seca, mientras que la pegajosa con la que atrapa a sus víctimas presenta círculos concéntricos.

Además, la propiedad de la supercontracción es otra de sus cualidades más atractivas. Los estudios han revelado que la fibra puede disminuir en más de un 50% su longitud cuando se humedece por completo. Esto es debido a que bajo esas condiciones, sus cadenas moleculares se encuentran en su estado máximo de desalineación.

Seguridad y marihuana

Gracias a estas extraordinarias cualidades, de conseguirse sintetizarlas el hilo de seda resultante podría aplicarse en dispositivos y estructuras que puedan estar sometidos a impactos, como la protección de las bombas de interiores de edificios, sistemas de protección de las bodegas de aviones,el blindaje de vehículos militares, los chalecos antibalas, airbags, cinturones de seguridad...

Asimismo, podrían utilizarse en sanidad para la regeneración de tendones o para finas suturas de uso en operaciones oculares, para micro y neurocirugía. No en vano, entre las cualidades más desconocidas de las telarañas se encuentran sus propiedades fungicidas, antibacterianas y antisépticas. Y hasta es posible esterilizarlas: soportan temperaturas hasta 150ºC.

Por aprovechar, las arañas han sido utilizadas, incluso, para probar los efectos tóxicos de algunas sustancias. Otro de los expertos en la materia en España es el profesor Manuel Elices, de la E.T.S. de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos, que ha trabajado intensamente junto a Guinea y el profesor José L. Pérez Regueiro con arañas de la especie argyope (las familias bruennichi, lobata y trifasciata).

Pues bien, Elices contaba a finales de la pasada década que “en presencia de marihuana, por ejemplo, las arañas tejen redes incompletas —inspirándose en la red original pero con toques arbitrarios, como hacen algunos artistas—. Cuando se utiliza el hidrato de cloral —que es una droga hipnótica y sedante— abandonan muy pronto, apenas empiezan a tejer la red. Con la bencedrina —una anfetamina estimulante del sistema nervioso central— tejen las redes con ímpetu pero, aparentemente, sin planificar y dejando grandes huecos. En presencia de cafeína, otro estimulante, el aspecto de las redes es una maraña de hilos que recuerda poco el diseño original”.