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23 de Enero, 2017

El “pegamento” que mantiene a las plantas firmes podría ser la clave para sostener rascacielos de madera

Se trata de moléculas 10 mil veces más pequeñas que el ancho de un cabello humano, las cuales se unen a las paredes celulares de los vegetales para formar materiales sólidos y difíciles de digerir.

La noticia fue publicada recientemente en la revista Nature Communications. Gracias a una investigación de la Universidad de Warwick y Cambridge, los científicos pudieron resolver uno de los misterios más antiguos e intrigantes del reino vegetal: cómo ciertos polímeros se unen a las paredes celulares para crear materiales sólidos y resistentes.

La clave estaría en la celulosa y el xilano, los polímeros más comunes en la Tierra y presentes tanto en la madera como en la paja. Los científicos sabían que estos dos polímeros debían unirse de alguna forma, pero no se sabía cómo. El xilano es largo y sinuoso, casi decorativo, por lo que la pregunta era ¿cómo podría adherirse a las gruesas moléculas de celulosa como si de una barra se tratara?

“Sabíamos que la respuesta debe ser elegante y simple”, explica el profesor Paul Dupree del Departamento de Bioquímica de la Universidad de Cambridge, quien dirigió la investigación. “Y lo que encontramos fue que la celulosa induce al xilano a desenroscarse y enderezarse, permitiéndole unirse a la molécula de celulosa, y luego actúa como una especie de ‘pegamento’ que puede proteger la celulosa o unirse a otras, formando estructuras muy fuertes”.

El descubrimiento fue posible gracias a un hecho inesperado en una plantación de flores relacionadas con el repollo y la mostaza. El profesor Dupree y sus colegas demostraron que la forma sinuosa del xilano sólo ocurre en moléculas de azúcar alternas dentro del polímero, lo que significa que las “decoraciones” sólo aparecen en un lado del xilano.

Esto llevó al equipo de investigadores a examinar otras plantas en el Jardín Botánico de la Universidad de Cambridge y a descubrir que el fenómeno parece ocurrir en todas las plantas y que podría haber evolucionado desde la antigüedad.

Para explorar esto con más detalle, utilizaron una resonancia magnética nuclear de estado sólido (ssNMR), muy similar a las resonancias que se usan en el área de la medicina, solo que en este caso puede revelar estructuras a nanoescala.

Sin embargo, debido a que la técnica puede capturar imágenes a partir de las concentraciones de carbono, para el caso de estos polímeros era necesario un isótopo particular, el carbono-13. Esto significaba que el equipo tenía que cultivar sus plantas en una atmósfera enriquecida con una forma especial de dióxido de carbono y conseguir así el isótopo requerido.

El profesor Ray Dupree, padre de Paul Dupree y coautor del trabajo, supervisó el trabajo en el laboratorio de la Universidad de Warwick. “Al estudiar estas moléculas, que son más de 10.000 veces más estrechas que el ancho de un cabello humano, pudimos ver por primera vez cómo la celulosa y el xilano se entrecruzan y porqué esto hace que estas paredes celulares sean tan fuertes”.

La comprensión de cómo la celulosa y xilano encajan juntos podría tener un efecto dramático en industrias tan diversas como los biocombustibles, la producción de papel y la agricultura, según cuenta Paul Dupree.

Y en el Centro de Innovación de Materiales Naturales de la Universidad de Cambridge ya se está estudiando si edificios tan altos como los rascacielos podrían ser construidos con madera modificada, basada en la unión de estos polímeros.


Vía Phys.org.

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