Descifrando el "efecto pétalo de rosa"

El “efecto pétalo de rosa” que consiste en que se formen gotas de agua esféricas sobre la superficie de los pétalos que tienen una enorme adherencia y no se caen aun poniendo los pétalos del revés es uno de los grandes misterios que rodean la biología de plantas. Hasta el momento, este efecto se había explicado solo mediante la existencia de rugosidad en las superficies. No obstante, una investigación reciente aporta una nueva explicación.

En este estudio han participado investigadores de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) en España.

Los resultados del estudio demuestran que el citado fenómeno se debe a que en la superficie de la hoja existen zona hidrófilas (que atraen el agua) e hidrófobas (repelentes al agua) y que la superficie vegetal es pseudofractal.

“El objetivo de este estudio era caracterizar la causa del “efecto pétalo de rosa” porque se nos hacía imposible entender cómo era posible que una gota de agua (líquido de carácter polar) se adhiriera a una superficie vegetal supuestamente cubierta de lípidos que son mayoritariamente apolares e hidrófobos por naturaleza”, explica Victoria Fernández, investigadora de la ETSI de Montes, Forestal y del Medio Natural de la UPM y una de las coautoras de este trabajo.

Durante dos años, los investigadores prepararon los pétalos de manera que su superficie se mantuviera intacta y se pudiera medir por microscopía de fuerza atómica (AFM). Estas medidas se combinaron con observaciones de los pétalos mediante microscopía óptica y electrónica de barrido y trasmisión, de forma que se pudo caracterizar el pétalo como órgano vegetal y como material a escala nanométrica.

Las conclusiones a las que llegaron les permitieron descubrir que, en contra de lo que hasta la fecha se pensaba, la cutícula del pétalo que es el material que se encuentra en su superficie, es quicamente heterogénea y consta de nanozonas hidrofílicas y lipídicas.

El nuevo estudio demuestra que el “efecto pétalo de rosa” se debe a una combinación de nanorrugosidad química y física y pone de manifiesto por primera vez que la superficie de un órgano aéreo de una planta posee zonas hidrófilas e hidrófobas y es pseudofractal. (Imágenes: UPM)

Una estructura pseudofractal hasta ahora desconocida

Asimismo, el trabajo ha mostrado por primera vez que una superficie vegetal es pseudofractal en la escala de entre los 5 nanómetros y los 10 micrómetros y que no está estructurada jerárquicamente como hasta ahora se ha propuesto.

El estudio, en el que han participado también investigadores del Centro de Investigación en Óptica y Nanofísica de la Universidad de Murcia, el Instituto Andaluz de Ciencias de la Tierra (CSIC-UGR), el Laboratorio de Microscopía Electrónica de Barrido de la Universidad Miguel Hernández (Elche) y el Departamento de Física Aplicada de la Universidad Politécnica de Cartagena, todas estas entidades en España, puede servir de base para la caracterización de superficies biológicas y sintéticas. Los resultados obtenidos pueden aplicarse en el campo de la biomimética para el desarrollo de superficies funcionales y con características especiales de utilidad para diversos fines, por ejemplo en Ciencia de Materiales.

Y es que el trabajo debe su relevancia a la combinación de tres factores. “Tiene importancia a nivel de ciencia básica porque en ella se demuestra por primera vez la nanoheterogeneidad química de la superficie de un material vegetal. Por otro lado, se demuestra también por primera vez que la estructura de una superficie vegetal es pseudofractal para un cierto rango de escala de medida. El método desarrollado para la determinación de la presencia de zonas hidrofílicas e hidrófobas basado en la microscopía de fuerza atómica (AFM) es nuevo y supone un avance para la caracterización de materiales naturales o sintéticos. Asimismo, la integración de rugosidad química y física propuesta en el modelo desarrollado supone una interesante contribución y un nuevo reto dentro del campo del mojado de superficies”, concluye Jaime Colchero, de la Universidad de Murcia.

El estudio se titula “Rose Petal Effect: a subtle combination of nano-scale roughness and chemical variability”. Y se ha publicado en la revista académica Nano Select. (Fuente: UPM)