En muchas ocasiones, la unión de ingenio e ideas peregrinas es la que acaba llevando a un descubrimiento sorprendente y muy interesante. Tal podría ser el caso de unos investigadores del Department of Chemistry and Center for Nano and Micro Mechanics de la Universidad de Tsinghua, en Beijing (China), que han conseguido que gusanos fabriquen fibras de seda reforzada con nanotubos de carbono (NTC) o grafeno, simplemente dándoles de comer hojas de morera rociadas con dispersiones de estos nanomateriales.
El trabajo, publicado el mes pasado en la revista Nanoletters, muestra que los gusanos de seda son capaces de incorporar NTC o grafeno a algunas de las proteínas que producen, como la fibroína o la sericina, con las que posteriormente construirán sus hebras de seda. Para ello, basta con alimentarlas con hojas de morera en la que se han dispersado previamente estos nanomateriales carbonosos.
El refuerzo de fibras naturales es un proceso de gran interés y se lleva estudiando desde hace tiempo. En general, existen dos maneras de hacerlo: funcionalizar las fibras después de fabricarse o mediante una funcionalización in situ. La primera, la postfuncionalización, es un proceso muy estudiado pero más costoso por la multitud de etapas necesarias y el cosumo de sustancias químicas. En cambio, una funcionalización in situ puede ser mucho más cómoda aunque más compleja, y se trata de hecho de un proceso que ya se ha investigado en gusanos de seda o incluso en fibras fabricadas por arañas.
En el presente estudio, los investigadores tomaron 100 gusanos de seda de la especie Bombyx mori a los que dividieron en 5 grupos. Dos de ellos fueron alimentados con hojas de morera rociadas con disoluciones diferentes de NTC, al 0.2 y al 1.0%, en una base de agua destilada y un agente surfactante (lignosulfonato de calcio); otros dos grupos se alimentaron con hojas rociadas con soluciones de grafeno (al 0.2 y al 2.0%) y el restante, el grupo control, se alimentó con hojas rociadas únicamente con la solución base, es decir, con el surfactante.
Los resultados han mostrado, mediante análisis por espectroscopía Raman, que una parte importante de los nanotubos de carbono y el grafeno se introduce entre las proteínas de fibroína, mientras que otra parte se va con las heces. La porción incluida en las proteínas favorece que estas mantengan su estructura helicoidal (α-helix, de cadenas móviles) y se impida la formación de otras estructuras más rígidas (β-sheets), con lo que se mejora la deformación a rotura y el módulo de fractura. Sin embargo, es destacable indicar que esto sucede solo en los grupos con exposición a menor concentración de nanomateriales. Según los investigadores, esto puede deberse a que un exceso de NTC o grafeno podría producir agregados en las fibras que actuasen como defectos.
Por otro lado, en el estudio también se comparó la conductividad eléctrica de la seda fabricada por cada grupo de gusanos. Para ello, se carbonizaron las hebras de seda con la idea de que estos nanomateriales favorecerían la grafitización del producto final y se aumentaría así su conductividad. En efecto, además del análisis por TEM de las estructuras finales, las medidas de conductividad mostraron una mejora considerable en las fibras de seda de los grupos alimentados con NTC o grafeno frente a las del grupo control.
En definitiva, los autores de la investigación indican que este podría ser un método para la producción de fibras de seda funcionalizadas a gran escala, aunque convendría estudiar algún aspecto paralelo como el proceso biológico detallado o la toxicidad de estos nanomateriales en los gusanos de seda. Aun así, según parecen indicar los resultados de su estudio y a la vista del aspecto de todos los grupos de gusanos, los efectos a estas concentraciones tan bajas aparentan ser insignificantes ya que no se observan diferencias apreciables entre los propios gusanos, los capullos de seda que fabrican (tamaño y color) o las hebras de seda individuales. No obstante, quizás deberíamos saber qué opinan los gusanos de seda sobre esta modificación de su dieta, que quizás ya no les resulte tan sabrosa…
- Fuente: entrada en el blog de Naukas, y artículo original
