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Mandíbulas de avispas inspiran el desarrollo de nuevos materiales

enero 22, 2019
Redaccion

Estos insectos incorporan en sus mandíbulas algunos elementos como zinc, manganeso, magnesio, aluminio, hierro y calcio, lo que incrementa su dureza, elasticidad y resistencia a la abrasión y al desgaste

UN/DICYT Este es uno de los hallazgos de la investigación realizada por el estudiante Juan José Lagos como parte de su tesis de pregrado en Biología en la Universidad Nacional de Colombia (U.N.), por medio de la cual busca contribuir a la elaboración de herramientas y otros objetos de uso industrial que empleen materiales similares, para hacerlos más resistentes al desgaste por uso.

“Dichos elementos pueden venir acompañados de otros como cloro y bromo, que hacen posible su incorporación y desempeño, aunque para el caso de las avispas se deben hacer estudios adicionales”, precisa el estudiante.

Los extremos de las mandíbulas de las avispas están conformados por cuatro dientes muy afilados, además de unos dientes interiores más pequeños que resultan muy útiles para realizar labores con las fibras vegetales, similares al cardado de la lana.

Por otra parte se estudia la estructura de los nidos de estos insectos, lo que también contribuiría a construir sistemas más eficientes.

Aunque en la forma de estas estructuras existen múltiples variantes, la mayoría de las avispas emplea materiales similares para diseñar y construir sus nidos, y además incorporan metales en sus mandíbulas para optimizar estas labores.

“Aunque un nido puede pesar entre seis y siete kilos y suele ser una estructura hecha en papel, su diseño es tan eficiente que soporta largos periodos a la intemperie”, destaca el profesor Carlos Sarmiento, líder de las investigaciones.

En el Instituto de Ciencias Naturales de la U.N. se realizan, entre otros, estudios para analizar la durabilidad y el desempeño de las mandíbulas de las hormigas arrieras con el fin de entender cómo usan estos órganos, y eventualmente aportar en el desarrollo de nuevas tecnologías a partir estos procesos, lo que se conoce como biomimesis.

En el caso de las avispas, cuando construyen sus nidos raspan la corteza de troncos y ramas moliéndolas hasta formar una pulpa que les servirá como sustrato; también pueden emplear barro e hilos vegetales, materiales que tienen diferentes impactos sobre las mandíbulas.

“Algunas avispas colectan pelos de plantas como el yarumo y los enredan para darle soporte a buena parte del nido; en este caso el desgaste sufrido por las mandíbulas es muy bajo”, subrayan los dos investigadores, para quienes este hecho constituye una novedad.

Fibras vegetales, más eficientes

Hasta ahora se ha establecido que las especies que usan material formado por barro –que en esencia es roca y silicio– sufren un desgaste mayor al generado por materiales vegetales, de manera que el uso de estas fibras resultaría más eficiente.

“Con los equipos de la Universidad –como el microscopio electrónico de barrido– se analiza el desgaste implicado en la construcción de los nidos y se determina la composición atómica de las mandíbulas, que le proporciona una mayor resistencia a estos órganos”, explica el profesor Sarmiento.

El trabajo adelantado por el estudiante incluye la disección de las avispas y el análisis detallado de sus mandíbulas, mediante técnicas de microscopia electrónica de barrido, las cuales dan una resolución mucho más alta que la de un microscopio normal, gracias a la emisión de electrones y a la capacidad de generar imágenes tridimensionales.

Ya que el estado de las alas es un buen indicador de la edad de la avispa, estos análisis se contrastan con un estudio del grado de deterioro de dichas estructuras, pues las avispas más viejas se encargan de labores asociadas con la búsqueda de comida y materiales para construir los nidos.

En el estudio se categorizó el grado de desgaste en las mandíbulas y se midió su tamaño para establecer qué variables podrían incidir en las diferencias, y si existe alguna relación con respecto a la edad de los animales, el tipo de nido, el material empleado y a su organización social.

“Como se esperaba, encontramos que cuanto más viejos son los animales, existe un mayor desgaste; también que materiales como el barro generan mayor deterioro que las fibras vegetales”, destaca el profesor Sarmiento.

Una fase derivada de esta investigación, que determine el aporte de los diversos elementos que incorporan las avispas, permitiría desarrollar estructuras o materiales que sigan un modelo parecido, y optimizar su desempeño.

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