Viernes, 28 de Septiembre de 2007

Tecnología en bruto

En el siglo de la biología, despunta la innovación basada en la naturaleza

JAVIER YANES ·28/09/2007 - 22:21h

RoboLobster es una langosta mecánica diseñada para detectar minas submarinas

No fue un proyecto secreto de la NASA, como insinúa alguna leyenda, sino la genialidad de un ingeniero suizo, George de Mestral, que en 1941 paseaba con su perro en día de asueto. Arrancando los abrojos de cardo alpino del pelaje de su animal, que se le habían quedado prendidos, De Mestral ideó un cierre textil inspirado en el mismo sistema que las plantas espinosas emplean para diseminar sus semillas. Solo quedaba elegir un nombre. Fusionó las palabras francesas velours (terciopelo) y crochet (gancho), y ¡voilà!: nació el velcro.

La de De Mestral no fue, ni mucho menos, la primera aplicación de un diseño natural a un desarrollo tecnológico. Desde el mito de Ícaro a las máquinas voladoras de Leonardo da Vinci, cuando el hombre quiso conquistar los cielos trató de aprender la técnica de aquellos seres que ya habían resuelto el problema. “Lo hemos hecho siempre, pero no nos dábamos cuenta”, explica el jefe del Grupo de Estudios en Biomimética de la Universidad de Málaga, Francisco Vico.El equipo dirigido por Vico se aventura en la energía primordial que propulsa este aprendizaje de la naturaleza: la simulación. “La biomimética abarca todo lo que está bioinspirado. Fue una corriente intensa en los años 90. Luego cayó en desuso, y hoy resurge con fuerza. Por algo el siglo XXI es el siglo de la biología”, explica.

“Nuestro interés es interrelacionar biología y computación”, precisa. Desde esta óptica, los investigadores de la universidad malagueña han logrado emular el funcionamiento de los seres vivos en los circuitos de un ordenador. El programa que han desarrollado recrea el pez cebra, un modelo animal utilizado asiduamente por los biólogos. El pez cebra de Vico es tridimensional; nace, crece, se reproduce y muere, permitiendo además el ensayo de fármacos y drogas. Sólo le diferencia de sus parientes acuáticos un pequeño detalle: no está vivo. ¿O quizá sí?

La edad de oro

“Es vida artificial, pero sí, es vida. Cualquier cosa capaz de sufrir evolución darwiniana, con distintas soluciones que compiten entre sí hasta dar con la óptima, es vida. Y nuestros programas evolucionan”, sostiene Vico. El experto prevé un estallido aún mayor de la biomimética en las próximas décadas, “porque responderá a preguntas fundamentales: ¿La vida surgió en la Tierra o procede del espacio?”.

Ese futuro próspero para la biomimética es una de las razones para la creación del nuevo Centro de Biocomputación de la Universidad de Málaga, que reunirá a biólogos e informáticos para facilitar el encuentro entre ambas disciplinas. El centro aumentará el peso español en esta candente área de estudio, para la cual, según Vico, aún faltan investigadores.En España la biomimética calienta motores, pero en otros países rueda a pleno gas. El campo es tan amplio, los modelos tan numerosos y la imaginación tan ilimitada, que sus propuestas invaden las páginas de las revistas y las webs sobre nuevas tecnologías.

Uno de los ejemplos con mayor protagonismo es el de la salamanquesa o geco, un pequeño reptil que trepa por las paredes gracias a un ingenioso sistema que ningún ingeniero hubiera diseñado mejor. Las laminillas de sus dedos contienen miles de pelos, rematados a su vez por cientos de microfilamentos. Se adhieren a las superficies por un tipo de atracción eléctrica que funciona entre las moléculas de una y otra superficie, las llamadas fuerzas de Van der Waals. El geco sube, baja, pega y despega sus pies con sorprendente agilidad, y nunca sufre ese triste destino de las pegatinas reutilizadas que ya no pegan.

El geco, musa biomimética

Los pies del geco han bioinspirado a numerosos científicos, que han reproducido la estructura mediante nanotubos de carbono. El stickybot de la Universidad de Stanford (EEUU), por ejemplo, es una salamanquesa robótica que trata de imitar a su modelo natural, pero ni de lejos alcanza el poder de la cinta adhesiva sin pegamento desarrollada en la Universidad de Ohio (EEUU): un centímetro cuadrado de esta cinta es capaz de soportar hasta tres kilos y medio de peso. Las aplicaciones harían por fin realidad el calificativo de universal que exhiben algunos tubos de pegamento. Ya se habla de su uso en el espacio.

La contribución de la humilde salamanquesa a la ciencia no acaba aquí. La penúltima recreación de su astuto sistema es la búsqueda de un adhesivo que complementa la efectividad del original con el poder de actuar bajo el agua. Para ello, los científicos de la Universidad Northwestern (EEUU) se fijaron en los expertos en el arte de agarrarse a la roca contra viento y marea: los mejillones. Estos segregan un compuesto químico de proteínas para lograr una firme sujeción. Los investigadores sumaron las estrategias del geco y el mejillón —mussel en inglés— para crear el geckel, una cinta adhesiva para la que ya se vaticina un futuro brillante como sutura quirúrgica. Además de desbancar a los incómodos puntos, aguantará cualquier ducha o baño sin pelarse por las esquinas.

Rizando el rizo, el físico italiano Nicola Pugno, del Instituto Politécnico de Turín, trabaja para hacer realidad el uniforme de Spiderman. Si el científico triunfa en su empeño, los limpiacristales de todo el mundo podrían contraer una valiosa deuda de seguridad laboral con un audaz investigador, con un superhéroe del cómic y con un pequeño reptil.

Dejando de lado esta encarnación fantástica, los poderes arácnidos cautivan el espíritu innovador de los ingenieros biomiméticos a causa de las increíbles propiedades de la seda de araña. El ingeniero español Manuel Elices, del departamento de Ciencias de los Materiales de la Escuela de Caminos de la Universidad Politécnica de Madrid, resume las excelencias de esta fibra natural: más resistente que el acero o el kevlar de los chalecos antibalas, pero deformable como el caucho. Elices persigue el perfeccionamiento de un proceso de hilado forzoso que produzca seda de araña para aplicaciones tales como acorazar la bodega de los aviones, incluso contra explosiones de bombas.

El secreto está en el detalle

La araña y el geco son ejemplos de lo que ha impulsado la moderna biomimética frente a los ingenuos tanteos de los antiguos inventores: el análisis fino de las estructuras y, con ello, sus consecuencias funcionales. La configuración microscópica de los ojos de una mosca fosilizada en ámbar de 45 millones de años de edad sugirió al zoólogo Andrew Parker, del Museo de Historia Natural de Londres, el diseño de un panel solar surcado por estrías que aumentan la captación de luz en un 10%. La forma de los élitros de un escarabajo del desierto del Namib, adaptados para recolectar la humedad de la niebla, se tradujo en un material óptimo para la condensación. La disposición de las escamas de las mariposas hoy contribuye al lanzamiento de pintalabios con efecto brillo.

Descendiendo aún más en la arquitectura de la naturaleza, la cristalización de componentes biológicos, como la cáscara de huevo, las conchas de los moluscos o los otolitos —diminutos depósitos calcáreos en el oído interno que ayudan a la orientación— enseñan a los científicos cómo producir nuevos materiales testados en el laboratorio de la naturaleza.

Otro ejemplo, partiendo de la madera como materia prima, el grupo de Materiales Biomiméticos y Multifuncionales de la Universidad de Sevilla ha elaborado una cerámica biosintética de carburo de silicio, o bioSIC, con la que esperan modelar prótesis quirúrgicas que se integren mejor en los tejidos, minimizando la contaminación bacteriana.

La vida tras un cristal

En la comprensión de los procesos de cristalización y sus aplicaciones, brilla con luz propia el Laboratorio de Estudios Cristalográficos (Universidad de Granada y CSIC). Según explica el investigador José Antonio Gavira, han desarrollado un método para cristalizar proteínas que se ha alzado con el éxito científico y comercial. La Granada Crystallization Facility, ofrecida al mercado mundial por la empresa spin-off Triana S&T, es referencia para centros de todo el mundo, parte de su secreto radica en haber mejorado el diseño natural.

Mientras que la cristalización en gravedad terrestre es para Gavira “como entregar los ladrillos demasiado deprisa para construir una pared”, la microgravedad permite entregar esos ladrillos más despacio, y la calidad de la obra es mucho mayor. Para obtener estas condiciones, han situado su ingenio en órbita en seis ocasiones, una de ellas en el malogrado transbordador Columbia, y la última, este mismo mes en el bio-satélite ruso Fotón M3. Equipos de todo el mundo se disputan un hueco en su cristalizador. En esta misión llevan muestras de Bélgica, Japón, Alemania, Francia, República Checa y Canadá. Los resultados facilitados por el aparato granadino sirven a los científicos para conocer las estructuras de las proteínas en 3-D.

Langostas biomecánicas, tractores artrópodos que salvan cualquier obstáculo, topos robóticos que escarban entre los escombros, ventanas con iris que responden a la luz, captadores y desaladores de agua basados en la nariz de los camellos. Ningún campo escapa a la biomimética. Científicos e ingenieros comparten la opinión del vicepresidente de la Sociedad Británica de Astrobiología, Mark Burchell: “Copias lo que la naturaleza ya hace, así que dejas que ella haga la I+D”. Millones de años de evolución han destilado procesos y materiales optimizados, energéticamente baratos, limpios y reciclables. ¿Quién puede hacerlo mejor? Y todo, según el biólogo Frederic Vester, gracias a “la única empresa que no ha quebrado en 4.000 millones de años”: la vida.

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