Los científicos están obteniendo una nueva idea del secreto de cómo quedan las patas pegajosas de los gecos

El gecko es famoso por ser un escalador experto y capaz. se adhiere a cualquier superficie Gracias a las diminutas estructuras parecidas a pelos en la parte inferior de sus pies. Junto con colegas en Oregón, Dinamarca y Alemania, los investigadores del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) observaron más de cerca esas estructuras utilizando un sincrotrón de alta energía, y revelaron que están cubiertas por una capa muy delgada de moléculas lipídicas. Vertical, según un ultimo papel Publicado en Biology Letters.

Estos pequeños pelos microscópicos se llaman pelos, cada uno de los cuales se divide en cientos de pelos más pequeños llamados espátulas. Desde hace tiempo se sabe que en escalas de tamaño microscópico, los llamados las fuerzas de van der WaalsLas fuerzas de atracción y repulsión entre dos moléculas dipolares cobran importancia.

Esencialmente, los diminutos mechones de pelo en las patas de la lagartija se acercan a las líneas en las paredes y los techos para que los electrones de las partículas del pelo de la lagartija y los electrones de las partículas de la pared interactúen entre sí y creen atracción electromagnética. Esto permite que los geckos trepen sin esfuerzo por superficies lisas como el vidrio. Las arañas, los grillos, los escarabajos, los murciélagos, las ranas arborícolas y los lagartos tienen almohadillas adhesivas en las patas de diferentes tamaños que utilizan estas mismas fuerzas.

Los geckos y sus pies inusuales han sido de interés para los científicos durante mucho tiempo. En 2013, por ejemplo, científicos de la Universidad de California, Santa Bárbara, diseñaron un archivo Adhesivo seco reutilizable Inspirado en los pies de un gecko que se adhiere fácilmente a superficies lisas, se adhiere firmemente cuando se empuja hacia adelante y se desliza cuando se tira hacia atrás. El secreto de esta tendencia fue el ángulo y la forma de las fibras semicilíndricas fabricadas en el adhesivo a base de silicona. Empujar el lado plano hacia abajo produjo más superficie para la adhesión a una superficie de vidrio. Tirar de las fibras con el lado redondo hacia abajo redujo el área de la superficie para que el adhesivo pudiera deslizarse fácilmente.

En 2020, los becarios de Berkeley investigar por qué Los dedos de los pies de un gecko de pelo suave solo se “pegan” en una dirección. Tire de un pie en una dirección y los dedos del gecko se pegarán a la superficie. Suelte el pie y “pelará” los dedos de los pies en la dirección opuesta, aunque esto no impide que el elegante gecko se mueva de la forma que elija. Científicos Lo encontré Los geckos pueden correr lateralmente a la misma velocidad que trepan, gracias a la capacidad de realinear los dedos de los pies. Tener varios dedos ayuda a los geckos a adaptarse para adherirse a superficies resbaladizas o irregulares. Los dedos de los pies que se mantuvieron en contacto con la superficie pudieron cambiar de dirección 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 todo lo que hemos aprendido, se sabe poco sobre la química detallada de la superficie de las almohadillas de los dedos de los pies de los gecos, en particular de los parches. Por lo tanto, los autores de este último artículo de investigación se propusieron obtener más información, con especial interés en el papel potencialmente destacado que puede desempeñar el agua en la adhesión a la superficie. “Ya se sabía mucho sobre cómo funcionan mecánicamente los geles”. El físico dijo NIST y coautor de Cherno Jaye. “Ahora tenemos una mejor comprensión de cómo funciona en términos de estructura molecular”.

Según los autores, estudios recientes han indicado la presencia de partículas lipídicas repelentes al agua en huellas de gecko y matrices de gecko (también se pueden encontrar en la cutícula de reptiles, dispuestas en un patrón de ladrillo y mortero). El microscopio sincrotrón del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) es ideal para observar de cerca la estructura molecular porque no solo puede identificar moléculas en la superficie de objetos 3D, sino también revelar con precisión dónde están y cómo se dirigen.

Esta delgada película de lípidos (de solo un nanómetro de espesor) puede empujar el agua debajo de las cucharas, especulan los autores, lo que permite que las cucharas entren en contacto cercano con la superficie, lo que ayuda a los geckos a mantener un agarre en las superficies mojadas. Además, las cucharas y las cucharas se componen de la proteína queratina, muy parecida a las proteínas que se encuentran en el cabello y las uñas humanas. El análisis reveló que las fibras de queratina se alinean en la dirección del cabello, lo que puede ser la causa de la resistencia a la abrasión.

Los pies de gecko han inspirado muchas aplicaciones interesantes en el pasado, incluida la cinta adhesiva y el adhesivo antes mencionados y “pegajoso“Robot trepador con un ancla protésica, e incluso (no estoy bromeando contigo) un Diseño de sujetador sin tirantes.. Arrendajo y otros. Imagine “zapatos gecko” que pueden adherirse a superficies mojadas, o “guantes gecko” para agarrar mejor las herramientas húmedas como posibles aplicaciones de su última investigación.

“Para mí, lo más emocionante de este sistema biológico es que todo está perfectamente optimizado en todas las escalas, desde lo macro a lo micro y lo molecular”. El coautor Stanislav Sock dijo, biólogo de la Universidad de Kiel en Alemania. “Esto puede ayudar a los ingenieros biomiméticos a saber qué hacer a continuación”.