Los erizos de mar ayudan a crear nuevas herramientas autoafilables

Los erizos de mar son unas criaturas duras de pelar. Y no solo por sus temidas púas, sino por sus cinco piezas dentales, capaces de triturar conchas, corales y hasta rocas. De alguna manera, la dentadura del erizo se mantiene perpetuamente afilada a pesar del uso intensivo que recibe. Hasta ahora, era un enigma para los investigadores que habían analizado las características de este equinoideo. Ha sido necesario un estudio por medio de un microscopio de barrido de electrones para poder averiguar sus propiedades autoafilables. El hallazgo podría tener interesantes repercusiones en la fabricación de herramientas autoafilables de última generación, ya sea para diseñar nuevos materiales en entornos industriales o en la minería y las operaciones con tuneladoras.

Horacio D. Espinosa y el resto del equipo de la Northwester University en Illinois (EE. UU) estudiaron el proceso de masticado del erizo rosa. La utilización del microscopio de electrones les permitió comprobar las dinámicas de deformación y desgaste de las piezas dentales. Los vídeos del erizo en acción, masticando nada menos que diamantes, revelaron que sus dientes están configurados de tal forma que solo se desportillan por un lado. Es decir, la presión se deriva hacia una parte de la pieza.  El lado más resistente está compuesto por fibras de calcita que crean una especie de muro. Al otro lado, hay materiales de calcita en planos inclinados y escalonados que se quiebran a medida que los dientes arañan superficies como las de estrellas marinas o rocas.

Los dientes de los erizos no dejan de crecer a lo largo de sus vidas, con lo que logran tener una dentadura perpetuamente afilada. A través de este  proyecto tecnológico, Espinosa busca entender mejor las propiedades de los materiales a escalas nanométricas para desarrollar nuevas tecnologías.

Erizos a la conquista del espacio exterior

Esta no es la primera vez que la dentadura de los erizos inspira la creación de tecnologías innovadoras. Ya en 2016 un equipo de ingenieros y biólogos marinos diseñó un dispositivo con forma de garra destinado a recoger sedimentos y muestras geológicas en otros planetas como Marte. El objetivo al crear esta herramienta bioinspirada era disponer de una alternativa a las palas habituales sin perturbar el área colindante. De manera similar a la investigación de Espinosa, los ingenieros de la Jacobs School of Engineering en San Diego, recurrieron a potentes microscopios, esta vez de microtomografía computarizada (microCT), que les ofrecieron un modelo en 3D de cada pieza dental. A continuación, desarrollaron un dispositivo con unas características similares que fueron afinando por medio de sucesivas iteraciones gracias a la impresión 3D.

Las pruebas de este proyecto tecnológico en terrenos similares a Marte, equipando un vehículo por control remoto con la “garra”, ofrecieron resultados positivos. Los investigadores creen que se podría equipar pequeños vehículos automatizados con esta innovadora tecnología que saldrían en busca de muestras para volver posteriormente al vehículo nodriza.  

El equipo responsable de este diseño lleva varios años explorando las aplicaciones de estructuras naturales como las encontradas en caballitos de mar, pájaros carpinteros o el pez globo.  

Fuente: Science Mag, Engadget