Food News Latam - ¿Cómo la evolución afecta el comportamiento del material en los exoesqueletos?

 

facebook  Twiter  GooglePlus In Youtube

¿Cómo la evolución afecta el comportamiento del material en los exoesqueletos?

Cárnicos Estados Unidos

Una nueva investigación está revelando detalles sobre cómo el exoesqueleto de un cierto tipo de camarón de aguas profundas permite que el animal sobreviva a las aguas calientes a miles de pies bajo el agua. "A las especies biológicas que sobreviven en ese tipo de ambiente extremo es un gran problema", dijo Vikas Tomar, profesor asociado en la Escuela de Aeronáutica y Astronáutica de la Universidad de Purdue.

"Y los camarones son una gran prueba para la evolución porque se pueden encontrar diferentes especies de todo el mundo que viven en diferentes profundidades y con una serie de requisitos de adaptación."

Él y estudiantes de doctorado Tao Qu, Devendra Verma, Yang Zhang y Chandra Prakash comparó los exoesqueletos de la alta mar de la especie Rimicaris exoculata y los camarones platyceros Pandalus de aguas poco profundas en el que habitan.

Las especies de aguas profundas viven 2.000 metros bajo la superficie del océano, donde las temperaturas pueden superar los 400 grados centígrados, mientras que la otra especie vive justo debajo de la superficie del océano.

"Queremos entender cómo la evolución afecta el comportamiento del material en los exoesqueletos de estas dos especies de camarón que se desarrollan en muy diferentes condiciones", dijo Tomar.

Miradas en torno a la conducta molecular compleja de los materiales podrían tener implicaciones para el diseño de una nueva armadura sintética capaz de soportar condiciones ambientales extremas.

Nuevos hallazgos se detallan en un artículo de investigación publicado en línea el 2 de julio y aparecerán en una edición impresa futura de la revista Acta Biomaterialia . Otros dos artículos recientes por los mismos investigadores se centraron en los experimentos de laboratorio en los exoesqueletos de camarones.

Los investigadores probaron la interfaz entre dos componentes claves de los exoesqueletos: una proteína llamada quitina y un mineral similar al hueso llamado calcita. Cómo estos dos tipos de materiales orgánicos - uno y el otro inorgánicos - que comportan en su interfaz es crítico para la determinación de cómo se realiza el exoesqueleto.

Se estudiaron diez muestras de exoesqueleto, y los análisis experimentales se realizaron utilizando técnicas de laboratorio incluyendo microscopía electrónica de barrido y espectroscopia de difracción de electrones, lo que revela detalles sobre la estructura y composición química.

Los exoesqueletos de ambas especies de camarones poseen las mismas microestructuras: la quitina, calcita y otros componentes están dispuestos en una estructura helicoidal en capas que se asemeja a una escalera de caracol. Una comparación de las dos especies, sin embargo, mostró diferencias en la densidad de las estructuras, espesor de las capas y el contenido mineral. Los exoesqueleto del camarón de aguas profundas se encontró que poseen una estructura más densamente poblado.

Para su sorpresa, los investigadores encontraron el exoesqueleto de los camarones superficie es aproximadamente 10 veces más fuerte que el exoesqueleto de los camarones de aguas profundas.

"Mecánicamente, es de esperar que cuando se compacta se hace más fuerte, pero en realidad es más débil después de la compactación," dijo Tomar.
La investigación más reciente sondeó lo que ocurre en la interfaz entre la quitina y calcita y cómo estos mecanismos afectan el desempeño exoesqueleto. Esta interfaz ayuda a determinar cómo las estructuras transfieren el estrés.

Los resultados mostraron que el exoesqueleto de aguas profundas es más suave, sin embargo, capaz de soportar presión y temperatura extremos. El exoesqueleto del camarón es más difícil y es capaz de protegerse contra los depredadores.

"A pesar de que tienen la misma microestructura básica, son completamente diferentes materiales", dijo Tomar.

Información sobre la interfaz de viscosidad obtenida usando simulaciones moleculares de los materiales que interactúan permite un modelado más precisa de cómo los materiales compuestos de polímero cerámico se deforman debido a la tensión. Los investigadores desarrollaron una "ley viscoplástico," o ecuaciones matemáticas para dicha interfaz.

Los modelos convencionales para materiales de compuestos de polímero cerámico se quedan cortos, mientras que los materiales son más propensos a fallar por la alta tensión.

"Hay teorías de falla que utilizamos, pero predicen las fallas en términos de fuerza", dijo Tomar. "En el caso de estos materiales es la cepa que es más importante, lo que no puede exceder de un cierto nivel de deformación sin romperse."

Los resultados están arrojando luz sobre cómo el agua juega un papel vital en el suministro de fuerza a la estructura molecular de los exoesqueletos.

Los investigadores también crearon una "base de datos de la interfaz" para modelar cómo llevará a cabo un material compuesto particular, su composición, microestructura y el tipo de interfaz. También el autor de ls revista Acta Biomaterialia era estudiante de pregrado Milad Alucozai, ha sido elegido como uno de los 12 estudiantes de Estados Unidos para recibir la prestigiosa Beca nacional Mitchell para estudios de postgrado en Irlanda. Él es el primer receptor de Becas Mitchell de Purdue.

En una investigación relacionada, el equipo está trabajando con colaboradores de la Universidad de Tecnología de Viena para estudiar la interfaz entre el colágeno y la médula ósea humana y cómo se deforma con el tiempo. La investigación se detalla en abril en el Boletín de la Sociedad de Investigación de Materiales. Los hallazgos podrían ayudar a un mejor modelo de la conducta de los implantes médicos.

Más información puede visitar Ciencie Direct

Suscribase Newsletter semanal food

ING  CARN

PAN  z CON  

Nuevos Productos

 

Logo Wacker
Krones Logo   Varioline
Nutralys logo PP  Proteína vegetal..
   Roha Logo  Colores
doehler logo   Ingredientes naturales
Logo  Uptaia
Sartorius logo
    Peptan
logo RATIONAL small CMYK 300dpi

    Logo IPI

ACMI Logo 200px
|