Descubren las exóticas propiedades químicas de las alas de cigarras

Las estructuras biológicas a veces tienen características únicas que a los ingenieros les gustaría copiar. Por ejemplo, muchos tipos de alas de insectos repelen el agua, matan microbios, reflejan la luz de maneras inusuales y son autolimpiantes. Aunque ya se han desentrañado en investigaciones previas las características físicas que más contribuyen a tales rasgos, un nuevo estudio revela que los compuestos químicos que recubren las alas de ciertas cigarras, insectos conocidos también como chicharras, contribuyen también a su capacidad de repeler el agua y matar microbios.

La nueva investigación la ha llevado a cabo un equipo integrado, entre otros, por la entomóloga Marianne Alleyne, de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, y la química Jessica Román-Kustas, de los Laboratorios Nacionales de Sandia en Albuquerque, Nuevo México, ambas entidades en Estados Unidos.

Alleyne, Román-Kustas y sus colegas estudiaron los rasgos físicos y las características químicas de las alas de dos especies de cigarras, Neotibicen pruinosus y Magicicada cassinii. La N. pruinosus es una cigarra anual, mientras que la M. cassinii emerge del suelo una vez cada 17 años. Estudios anteriores han demostrado que las alas de ambas especies tienen una estructura con un patrón muy ordenado de pilares minúsculos, referidos como nanopilares. Estos nanopilares contribuyen al carácter hidrófobo de las alas (repelen el agua mejor que un impermeable) y probablemente intervienen en la eliminación de los microbios que tratan de adherirse a las alas.

La nueva investigación ha revelado que las alas de las cigarras están recubiertas de una masa de hidrocarburos y ácidos grasos, así como moléculas que contienen oxígeno, como por ejemplo esteroles, alcoholes y ésteres. En el estudio se comprobó que las moléculas que contienen oxígeno eran más abundantes en las profundidades de los nanopilares, mientras que los hidrocarburos y los ácidos grasos constituían la mayor parte de las capas más externas de los nanopilares.

Los científicos están encontrando características estructurales y químicas de gran interés en las alas de las cigarras. (Foto: Wayne Boo, U.S. Geological Survey)

La proporción de productos químicos en la superficie difería entre las dos especies de cigarras, al igual que sus estructuras de nanopilares.

El estudio reveló que alterar los productos químicos de la superficie también cambiaba la estructura de los nanopilares. En las cigarras N. pruinosus, los nanopilares comenzaban a desviarse unos de otros a medida que se extraían los productos químicos, y más tarde volvían a una configuración más paralela. Esto también cambió la humectabilidad de las alas y las propiedades antimicrobianas.

Las alas de las cigarras M. cassinii tenían nanopilares más cortos y una mayor proporción de compuestos hidrófobos en su superficie. La orientación de la configuración de los nanopilares no cambió como resultado de la extracción de los productos químicos de su superficie.

Aunque son preliminares, los nuevos hallazgos constituyen un paso importante en un camino que algún día llevará a diseñar estructuras artificiales similares a las superficies de esas alas. Descubrir materiales con algunas de las características que tienen dichas superficies sería útil en muchas aplicaciones, para sectores que van desde el de la agricultura hasta el de la medicina. (Fuente: NCYT Amazings)