Pegamentos marinos. El mejillón y otros.
Es sorprendente la capacidad que tiene el mejillón para adherirse a cualquier superficie y para aguantar varias veces su peso. Los mejillones son capaces de viajar adheridos a cascos de barcos a gran velocidad y no caerse. Esto llamó la atención de investigadores que financiados por el National Institute of Health de Estados Unidos y la NASA encontraron este pegamento.
La zona entre tierra y mar es muy fértil desde el punto de vista evolutivo y además muy compleja por las constantes alternativas entre humedad y sequedad y cambios de temperatura. Los organismos que vivene en esa zoan entre mareas han desarrollado multitud de maneras de adherirse al sustrato. El interior de un cuerpo recuerda en cierta medida la zona intermareal, humedad, cambios de temperatura.
Existen dos formas de unir un tejido tras una cirugía: con sutura o con pegamento sintético. Las suturas funcionan bien, pero requieren mucha pericia y tiempos largos de recuperación después de las operaciones y presentan riesgos como las infecciones. El uso de “pegamentos” sintéticos es una alternativa, no son biodegradables y pueden causar inflamación y dañar a los tejidos.
Las proteínas adhesivas presentes en el pegamento natural que los mejillones secretan para adherirse a las rocas y entre sí, permiten que los tiempos de recuperación sean más pequeños, y que las cicatrices sean menos visibles. Aunque la sustancia se comercializa, su uso no ha llegado aún a la experimentación clínica. Aún es necesario dar con la composición correcta para la aplicación en humanos y que algunos grupos científicos están buscando versiones sintéticas de ese pegamento.
Recientemente se han preparado vendajes con proteínas adhesivas tomadas de mejillones. La capacidad que tienen de unirse a todo tipo de materiales empleando los hilos del biso (los “pelos”) es impresionante. Los pegamentos marinos tienen que mantener su eficacia y no disolverse en el agua. Los científicos mostraron que los mejillones hacen más fuerte su pegamento con moléculas de hierro. Sin embargo, se desconocen los detalles mecánicos. El pegamento está hecho de una mezcla de proteínas que pueden purificarse e incluso sintetizarse pero mucha de su fuerza adhesiva proviene de su estructura que se pierde en la purificación y de momento no se puede imitar artificialmente.
Mientras no se descubre como replicar la estructura del pegamento del mejillón los investigadores dirigen su atención a un gusano que mediante su pegamento une partículas de arena para organizar un tubo que le sirve como casa. En este caso, se unen dos materiales similares (arena-arena), mientras que el mejillón une su biso a una roca húmeda. La variedad en la composición de los pegamentos marinos es bastante elevada. Otros animales como los percebes o los cirrípedos no usan dopa, que es central en el pegamento de los mejillones o de los gusanos tubícolas.
Nuevos materiales con usos médicos y para ingeniería que saldrá del mar
Hola Antonio,
¿me podrías dar las referencias a publicaciones en revistas científicas donde se describa a nivel molecular la composición, biosíntesis y síntesis química del biso del mejillón y sus protocolos y patentes para aplicaciones industriales? Es que llevo más de diez años escuchando a los biopolíticos que esto es un ejemplo de lo que los investigadores debemos hacer en vez de dedicarnos al esoterismo pernicioso y ya me parece un mito urbano.
Gracias mil
Miguel Vicente
Estimado Miguel:
Comparto tu preocupación por el mito urbano.
"Bulk Adhesive Strength of Recombinant Mussel Adhesive Protein"
Hyung Joon Cha*, Dong Soo Hwang, Seonghye Lim, James D. White, Cristina R. Matos-Perez and Jonathan J. Wilker*
Biofouling, 2009, Volume 25, pages 99 – 107
Production of fusion mussel adhesive fp-353 in Escherichia coli.
Gim Y, Hwang DS, Lim S, Song YH, Cha HJ.
Biotechnol Prog. 2008 Nov-Dec;24(6):1272-7.
"Simplified Polymer Mimics of Cross-Linking Adhesive Proteins"
Glenn Westwood, Trinity N. Horton and Jonathan J. Wilker
Macromolecules, 2007, Volume 40, pages 3960 – 3964
"Adhesive Strength and Curing Rate of Marine Mussel Protein Extracts on Porcine Small Intestinal Submucosa (SIS)"
Lal Ninan, Richard L. Stroshine, Jonathan J. Wilker and Riyi Shi
Acta Biomaterialia, 2007, Volume 3, pages 687 – 694.
"Synergestic Effects of Metals and Oxidants in the Curing of Marine Mussel Adhesive"
Lauren M. Hight and Jonathan J. Wilker
Journal of Materials Science, special issue on Biological Hierarchical Nanomaterials, 2007, Volume 42, pages 8934 – 8942.
Adhesion mechanisms of the mussel foot proteins mfp-1 and mfp-3.
Lin Q, Gourdon D, Sun C, Holten-Andersen N, Anderson TH, Waite JH, Israelachvili JN.
Proc Natl Acad Sci U S A. 2007 Mar 6;104(10):3782-6. Epub 2007 Feb 28.
Structure and bonding of the multifunctional amino acid L-DOPA on Au(110).
Weinhold M, Soubatch S, Temirov R, Rohlfing M, Jastorff B, Tautz FS, Doose C.
J Phys Chem B. 2006 Nov 30;110(47):23756-69.
Single-molecule mechanics of mussel adhesion.
Lee H, Scherer NF, Messersmith PB.
Proc Natl Acad Sci U S A. 2006 Aug 29;103(35):12999-3003. Epub 2006 Aug 18.
Cross-linking the protein precursor of marine mussel adhesives: bulk measurements and reagents for curing.
"Metal-Mediated Cross-Linking in the Generation of a Marine Mussel Adhesive"
Mary J. Sever, Jaime T. Weisser, Jennifer Monahan, Shalini Srinivasan, and Jonathan J. Wilker
Angewandte Chemie International Edition, 2004, Volume 43, pages 447-450.
Investigating the effects of bone cement, cyanoacrylate glue and marine mussel adhesive protein from Mytilus edulis on human osteoblasts and fibroblasts in vitro.
Benthien JP, Russlies M, Behrens P.
Ann Anat. 2004 Dec;186(5-6):561-6.
[…] humilde mejillón también se ve expuesto en la bajamar a episodios de anoxia. Tal como explica el profesor Ramos de la […]
deceo saber cuales son los componentes quimicos del biso del mejillon gracias
[…] en la reunión y mientras toma notas en el portátil piensa si la NASA habrá inventado ya un disolvente suficientemente eficaz que desincruste los percebes de las rocas, cuyo desproporcionado valor […]