La nueva técnica permitiría purificar el agua y limpiar los derrames de petróleo.

Los mejillones tienen unas propiedades adhesivas en la química de sus hebras que podrían tener aplicaciones de ingeniería para purificar el agua y limpiar los derrames de petróleo, según informan científicos de China y Estados Unidos en una revisión publicada en la revista ‘Matter’.

Los mejillones soportan poderosas corrientes y ondas contundentes al unirse a las rocas mediante el uso de grupos de hilos delgados y sorprendentemente resistentes. Estos hilos deben su poder adhesivo a un grupo de aminoácidos llamado dihidroxifenilalanina (DOPA), que se adhiere a la superficie.

Los científicos han descubierto que la DOPA puede adherirse a todo tipo de sustratos sólidos a través de estas interacciones hidrofóbicas y electrostáticas, al igual que la dopamina, una molécula con una estructura similar a la DOPA, que puede formar un recubrimiento universal en una amplia gama de sustratos, lo que ha inspirado una química como una nueva herramienta poderosa para la ingeniería de superficies de materiales y la ciencia ambiental.

«Los mejillones son considerados en general como una molestia en las industrias marinas porque colonizarán superficies sumergidas -reconoce Hao-Cheng Yang, investigador de la Escuela de Ingeniería Química y Tecnología de la Universidad Sun Yat-sen en China-. Pero desde otro punto de vista, la fuerte unión de los mejillones en sustratos bajo el agua ha inspirado una estrategia biomimética para lograr una fuerte adhesión entre los materiales en el agua».

De hecho, una variedad de innovaciones inspiradas en el mejillón ya están en marcha. Un grupo de investigadores en China ha desarrollado un glóbulo rojo universal, que puede ser aceptado por individuos de todos los tipos de sangre, que funciona mediante el uso de recubrimientos inspirados en mejillones para proteger a las células de la detección por parte del sistema inmunológico del cuerpo (y por lo tanto previene la destrucción que provocaría la respuesta inmune del cuerpo).

Otra investigación ha tenido éxito en el desarrollo de materiales superiores para separar el aceite y el agua, lo que podría ayudar a mitigar el daño ambiental a los ambientes marinos después de los derrames de petróleo. Además, a diferencia de algunos materiales desarrollados previamente, los investigadores creen que estas innovaciones impulsadas por el mejillón pueden ser adecuadas para la producción a gran escala.

Los mejillones también han inspirado avances en la tecnología de purificación de agua. Los materiales innovadores capaces de eliminar metales pesados, contaminantes orgánicos y agentes patógenos de las aguas residuales se están desarrollando a partir de dopamina polimerizada, que se une fácilmente a estos contaminantes u otros materiales con tales propiedades de captura.

Sin embargo, aunque las propiedades de unión de los mejillones han inspirado una variedad de investigaciones recientes, los desafíos aún deben superarse antes de que puedan aplicarse en el mundo real. Los científicos todavía están trabajando para comprender completamente las relaciones estructura-propiedad de los productos químicos inspirados en el mejillón, como la polidopamina, y para comprender la compleja red de interacciones entre los aminoácidos que influyen en sus propiedades adhesivas.

«A pesar de la simplicidad y la efectividad, todavía hay algunas limitaciones inherentes -admite Yang-. Las condiciones alcalinas suelen ser necesarias para realizar la polimerización de la dopamina, por lo que no se puede aplicar a materiales que son inestables en condiciones alcalinas. Además, la deposición de PDA es un proceso que requiere mucho tiempo».

Algunos investigadores esperan superar estos desafíos encontrando sustitutos a bajo costo, estables y seguros a la polidopamina, como los polifenoles.

Fuente: Zhenxing Wang et al.; «Mussel-Inspired Surface Engineering for Water-Remediation Materials»; Matter; 2019