¿De qué están hechos los hilos de biso?
Los hilos bisoñales son fibras fuertes y sedosas hechas de proteínas que los mejillones y otros bivalvos utilizan para adherirse a las rocas, los pilotes u otros sustratos. Estos animales producen sus hilos de biso mediante una glándula de biso, situada dentro del pie del organismo. Los moluscos pueden desplazarse lentamente extendiendo un hilo de biso, utilizándolo como ancla y acortándolo después.
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¿Para qué se utilizan los hilos de bisoñé?
El interés por los materiales inspirados en los mejillones sigue aumentando debido a las impresionantes propiedades adhesivas y mecánicas del biso del mejillón, el ancla que lo une a las superficies. El biso es rico en hierro y en DOPA, un aminoácido con cadena lateral de catecol que se encuentra en muchas proteínas adhesivas de los mejillones. El biso se forma por la secreción de líquidos precursores ácidos en el medio marino alcalino. Estudios anteriores han demostrado que las interacciones de coordinación entre el hierro y la DOPA, favorecidas a un pH elevado, funcionan como reticulantes mecánicos. Las hipótesis han sugerido que, además de participar en la coordinación, el hierro también puede reaccionar con los catecoles para formar enlaces cruzados covalentes, contribuyendo aún más al rendimiento mecánico del biso.
En un trabajo publicado en Advanced Functional Materials, investigadores de la Universidad Northwestern y de la Universidad de Chicago investigaron la formación de redes poliméricas reticuladas modelo producidas al mezclar polímeros de Fe(III) y catecoles, haciendo hincapié en las consecuencias químicas y mecánicas del cambio de pH ácido a alcalino asociado al procesamiento del biso. Los investigadores, dirigidos por Phillip Messersmith, descubren nuevos detalles de las interacciones entre el hierro y el catecol y proporcionan la primera demostración directa de la reticulación covalente de polímeros de catecol catalizada por el Fe(III). A pH ácido, las mezclas de Fe(III) y polímero de catecol formaron una red elástica covalentemente reticulada. Las propiedades mecánicas del material se volvieron más viscoelásticas al aumentar el pH, lo que refleja la naturaleza dinámica de los complejos de coordinación Fe(III) -catecol formados a pH alcalino. Los enlaces de coordinación endurecen drásticamente el material, actuando como enlaces de sacrificio que se rompen durante la deformación, y volviéndose a formar tras la descarga debido a su naturaleza dinámica.
Seda Byssus
ResumenEl biso es una estructura polimérica extraorgánica de los mejillones marinos que suele emplearse como dispositivo de sujeción o anclaje. Al igual que los plásticos artificiales, el biso es robusto, resistente, carece de células vivas y es desechable. Sin embargo, a diferencia de los plásticos, es finalmente biodegradable. El análisis estructural y mecánico del biso revela un diseño exquisitamente complejo en todos los niveles, desde el sólido microcelular de las placas hasta los gradientes de fibras en el núcleo del hilo, pasando por las redes poliméricas interpenetradas del barniz del biso. Esta sintonía fina de las propiedades de los materiales merece un examen más detallado y, tal vez, una imitación. En este sentido, la formación del biso puede caricaturizarse como una serie de procesos de fabricación que incluyen el moldeo por inyección y extrusión, el calandrado y el encolado. La relevancia biológica de cada una de estas caricaturas se explora en este capítulo.Palabras claveEstas palabras clave fueron añadidas por la máquina y no por los autores. Este proceso es experimental y las palabras clave pueden actualizarse a medida que el algoritmo de aprendizaje mejore.
Pronunciación de Byssus
En comparación con las especies marinas, el biso ha sido raramente estudiado en los bivalvos de agua dulce, aunque se ha sugerido que sus mecanismos adhesivos son específicos de cada especie. Por ejemplo, dos estudios anteriores identificaron un total de 12 nuevas proteínas del pie (Dpfp1-Dpfp12) en el mejillón de agua dulce Dreissena polymorpha, mostrando una gran diferencia con las proteínas del pie en los bivalvos marinos. También se encontraron diferencias de ultraestructura entre D. polymorpha y los mejillones marinos (Xu y Faisal, 2008; Gilbert y Sone, 2010; Farsad y Sone, 2012; Gantayet et al., 2013). Hasta el momento, aún no están claras las razones que explican las diferencias en los mecanismos de adhesión entre los bivalvos, especialmente entre las especies marinas y las de agua dulce, debido en gran parte a la falta de información disponible en las especies de agua dulce. Por lo tanto, es muy necesario estudiar la estructura y la composición proteica de los bisocios en más especies de agua dulce, sobre todo teniendo en cuenta que muchos bivalvos de agua dulce han ampliado en gran medida sus áreas de distribución y han provocado graves problemas de biofouling tanto en las zonas nativas como en las invasoras, como el mejillón dorado Limnoperna fortunei y los mejillones Dreissena (Zhan et al., 2012).