Los científicos están obteniendo nuevos conocimientos sobre el secreto de cómo los pies de los geckos se mantienen pegajosos

Se sabe que los geckos son escaladores expertos que son capaces adherirse a cualquier superficie gracias a las diminutas estructuras parecidas a pelos en la parte inferior de sus piernas. Junto con colegas en Oregón, Dinamarca y Alemania, los investigadores del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) observaron más de cerca estas estructuras utilizando un sincrotrón de alta energía y revelaron que están recubiertas con una capa ultrafina de moléculas lipídicas. en orientación vertical según un ultimo papel publicado en la revista Biology Letters.

Esos pequeños pelos microscópicos se llaman setas, cada uno de los cuales se divide en cientos de pelos aún más pequeños llamados espátulas. Desde hace tiempo se sabe que en la escala de tamaño microscópico, los llamados las fuerzas de van der Waals– Las fuerzas de atracción y repulsión entre dos moléculas dipolares se vuelven significativas.

Esencialmente, los mechones de diminutos pelos en las patas de la lagartija están tan cerca de los contornos de las paredes y techos que los electrones en las moléculas de pelo de la lagartija y los electrones en las moléculas de la pared interactúan entre sí para crear atracción electromagnética. Esto es lo que permite a los geckos escalar sin esfuerzo superficies lisas como el vidrio. Las arañas, las cucarachas, los escarabajos, los murciélagos, las ranas arborícolas y los lagartos tienen diferentes tamaños de patas palmeadas que usan las mismas fuerzas.

Los geckos y sus pies inusuales han sido durante mucho tiempo de gran interés para los científicos. Por ejemplo, en 2013, científicos de la Universidad de California en Santa Bárbara diseñaron: pegamento seco reutilizable inspirado en los pies del gecko, que se agarran fácilmente a superficies lisas, se agarran con firmeza cuando se empuja hacia adelante y se deslizan cuando se tira hacia atrás. El secreto de esa dirección era el ángulo y la forma de las fibras semicilíndricas fabricadas con un adhesivo a base de silicona. Empujar el lado plano hacia abajo proporcionó más superficie para adherirse a la superficie del vidrio. Tirar de las fibras con el lado redondeado hacia abajo redujo el área de la superficie para que el pegamento se deslizara fácilmente.

En 2020, los científicos de Berkeley investigó por qué los dedos suaves y peludos del gecko se «pegan» en una sola dirección. Tire de la pata en una dirección y los dedos del gecko agarrarán la superficie. Suelte el pie y los dedos de los pies se «chasquearán» en la dirección opuesta, aunque eso no impide que el ágil gecko se mueva de la forma que quiera. Los científicos Lo encontré los geckos podían correr hacia los lados tan rápido como trepaban gracias a su capacidad para reorganizar los dedos de los pies. Tener múltiples dedos ayuda a los geckos a adaptarse a aferrarse a superficies resbaladizas o irregulares. Los dedos de los pies que mantuvieron contacto con la superficie pudieron cambiar de orientación y distribuir mejor la carga. Y debido a que los dedos de los pies son suaves, los animales pueden adaptarse más fácilmente a las superficies rugosas.

A pesar de lo que hemos aprendido, se sabe poco sobre la química superficial detallada de las almohadillas de los dedos de los pies de los geckos, en particular las pinzas. Entonces, los autores de este último artículo se propusieron aprender más, con un interés particular en el papel potencialmente importante que puede desempeñar el agua en la adhesión a la superficie. «Ya se sabía mucho sobre cómo funcionaban mecánicamente los decorados». dijo el físico del NIST y coautor Cherno Jay. «Ahora tenemos una mejor comprensión de cómo funcionan en términos de su estructura molecular».

Según los autores, estudios recientes han demostrado que las moléculas de lípidos repelentes al agua están presentes en las huellas de los gecos y en las matrices de setas de los gecos (también se encuentran en la epidermis de los reptiles). El microscopio sincrotrón del NIST es muy adecuado para observar más de cerca la estructura molecular porque no solo puede identificar moléculas en la superficie de objetos tridimensionales, sino que también revela exactamente dónde están y cómo están orientadas.

Los autores plantean la hipótesis de que esta fina capa de lípidos (solo un nanómetro de espesor) puede empujar el agua debajo de la espátula, lo que permite que las espátulas hagan un contacto más cercano con la superficie, lo que ayuda a los geckos a mantener su agarre en las superficies mojadas. Además, las escamas y las espátulas están compuestas de proteína de queratina, similar a las proteínas del cabello y las uñas humanas. El análisis mostró que las fibras de queratina están alineadas en la dirección de las hebras, que puede ser la forma en que resisten la abrasión.

Los pies de Gecko han inspirado muchos usos interesantes en el pasado, incluida la cinta adhesiva, el pegamento antes mencionado,pegajoso:el robot trepador con viales sintéticos, e incluso (estoy bromeando, no) un diseño de sujetador sin tirantes. Arrendajo: y otros. imagina «zapatos gecko» que pueden adherirse a superficies mojadas, o «guantes gecko» para agarrar mejor las herramientas mojadas como posibles aplicaciones de su última investigación.

«Lo que más me interesa de este sistema biológico es que todo está perfectamente optimizado en todas las escalas, desde macro hasta micro y molecular». dijo el coautor Stanislav Gorb, biólogo de la Universidad de Kiel, Alemania. «Esto podría ayudar a los ingenieros biomiméticos a saber qué hacer a continuación».