El pegamento del Hombre Araña

por Martín Bonfil Olivera
Publicado en Milenio Diario, 13 de julio de 2004

La semana pasada nos quejábamos aquí de algunos detalles de la película Spiderman 2, que se alejaban de lo científicamente plausible y por tanto convertían la historia más en simple fantasía que en ciencia ficción.

Sin embargo, si los autores del guión hubieran investigado un poco más –como lo habría hecho un buen autor de ciencia ficción como, por ejemplo, Michael Crichton, autor de Parque Jurásico, cuyos planteamientos están siempre basados en una buena dosis de ciencia aunada a una imaginación creativa– podrían haber hallado mejores justificaciones para algunas situaciones que aparecen en la cinta.

El Hombre Araña se caracteriza por trepar por las paredes. ¿Cómo lo logran las arañas? ¿Sería posible que un ser humano pudiera, realmente, imitarlas?

Hasta hace poco se pensaba que las arañas se adhieren a la paredes y otras superficies gracias a un fenómeno llamado “atracción hidrofílica” o “capilar” (por el conocido fenómeno por el que el agua sube por un tubo de diámetro similar al de un cabello). Si dos superficies que pueden mojarse (no grasosas ni repelentes al agua; de ahí que técnicamente se les conozca como “hidrofílicas”: amantes del agua) se hallan a su vez en contacto con una delgada capa de agua, podrá formarse una especie de “sándwich” entre ellas que permitirá la unión.

Se pensaba que también reptiles como las lagartijas y, en especial, los llamados geckos o salamanquesas (una especie de cruza entre lagartija y camaleón, con patas de dedos bulbosos), que pueden sostener el peso de todo su cuerpo con un solo dedo y trepar incluso sobre superficies pulidas como el vidrio, utilizaban la atracción capilar para lograr sus hazañas. El diccionario de la Real Academia propone una explicación más rudimentaria: dice que sus dedos están “terminados en ventosas”. Pero éste y el otro mecanismo posible, que arañas y geckos tuvieran algún pegamento especial en sus patas, tienen un grave problema: si fueran ciertos, los animales no podrían luego despegarse; al menos no sin un gran esfuerzo.

Sin embargo, en 2002 se publicó un artículo científico en que investigadores de las universidades de California, Stanford y otras, que estudiaron a fondo el fenómeno de la adherencia de los geckos, informan que encontraron algo distinto. La adherencia, al parecer, no se debe a la atracción mediante el agua, sino a un fenómeno mucho más sutil: la atracción entre moléculas conocida como “fuerzas de van der Waals” (en honor del fisicoquímico holandés Johannes D. van der Waals, 1837-1923).

Como se sabe, las moléculas están formadas por átomos que tienen núcleos con carga eléctrica positiva y electrones negativos que giran a su alrededor. Las atracciones de van der Waals, de manera muy simplificada, se deben a que las cargas negativas de los electrones no siempre están bien distribuidas alrededor del núcleo, y esto crea pequeñas zonas positivas y negativas, de existencia casi indetectable, en el átomo. La débil atracción eléctrica entre estas zonas positivas de un átomo y las negativas del otro da origen a fuerzas que pueden unir a dos moléculas.

La fuerza de van der Waals es muy débil, pero puede manifestarse en forma perceptible si se presenta en números suficientemente grandes. Como la atracción se presenta entre superficies, si se aumenta el área superficial de un material se multiplican las oportunidades de formar uniones. Una manera de hacerlo es utilizar una superficie cubierta de vellosidades de tamaño nanométrico (es decir, de millonésimas de milímetro). Entramos entonces al campo de la nanotecnología y los llamados nanomateriales, en los que se presentan fenómenos poco usuales como las atracciones de van der Waals.

Pues bien, las patas de los geckos están cubiertas de estructuras microscópicas llamadas setas, las cuales a su vez contienen una especie de vellosidades submicroscópicas (nanométricas) conocidas como espátulas. Los investigadores sospechaban que, debido a esta nanoestructura biológica, era posible que fueran las fuerzas de van der Waals las responsables de la adherencia. Para probarlo midieron la fuerza de adherencia de patas de geckos vivos a distintas superficies, algunas hidrofílicas (que pueden formar uniones a través del agua) y otras hidrofóbicas, en las que no debería darse la adherencia. Comprobaron que los geckos podían adherirse sin problemas a ambos tipos de superficie.

Como confirmación fabricaron, mediante técnicas de nanotecnología, modelos artificiales de setas, hechas de distintos materiales. Y encontraron, satisfechos, que presentaban propiedades de adherencia muy similares a las de las setas naturales.

Lo interesante es que las fuerzas de van der Waals dependen sólo de la geometría, y se presentan entre materiales de cualquier tipo, independientemente de su composición. De modo que estos hallazgos abren las puertas a la fabricación de adhesivos “secos”, basados en este principio, los cuales funcionarían bajo el agua o en el vacío y no dejarían residuos.

¿Y las arañas? Recientemente otro grupo de investigadores, alemanes y suizos, ha encontrado que presentan exactamente el mismo fenómeno. Hoy se habla de la posibilidad de fabricar, por ejemplo, trajes espaciales en los que guantes y botas estuvieran recubiertos de estos “nanoadhesivos” de inspiración biológica, lo cual permitiría a los astronautas caminar por el exterior de sus naves al estilo del Hombre Araña. (Por cierto, arañas y geckos se despegan fácilmente, levantando sus patas poco a poco comenzando por un lado, como hace uno al despegar una cinta adhesiva).

La ficción, en este caso, quizá no está tan lejos de convertirse en realidad.

Para recibir La ciencia por gusto cada semana

por correo electrónico, ¡suscríbete aquí!