Biomimesis, un nuevo campo de estudio en la UCR

El Centro de Investigación en Estructuras Microscópicas (Ciemic) de la Universidad de Costa Rica (UCR) impulsa dos proyectos para explorar posibilidades de desarrollo productivo,

El Centro de Investigación en Estructuras Microscópicas (Ciemic) de la Universidad de Costa Rica (UCR) impulsa dos proyectos para explorar posibilidades de desarrollo productivo, uno a partir de plantas y otro de microinsectos, con el propósito de adentrarse en un campo de gran importancia en el mundo, como es la biomimesis.

Según lo explicó el Dr. Axel Retana Salazar, investigador de ese centro, la biomimesis es un tema transdisciplinario, un nuevo concepto con el que se trata de desarrollar opciones o proyectos industriales viables y novedosos.

En su criterio, esto “nos puede ayudar a tener una economía sostenible, si se aprovechan las características o propiedades vegetales o animales presentes en la naturaleza, si se pueden emular patrones y estrategias naturales en proyectos innovadores”.

Añadió que incluso la biomimesis podría contribuir en la consecución de recursos económicos para la protección de la naturaleza, que siempre está amenazada. El reto es proteger la biodiversidad tan rica que tiene el país y utilizarla, aseveró

 

La búsqueda de microorganismos o especies con capacidades económicas útiles es lo que se llama bioprospección, lo cual ha beneficiado a la humanidad, mediante el uso, manipulación y aprovechamiento de los cereales en el mundo, por ejemplo, indicó el investigador.

La base para desarrollar proyectos de este tipo es dedicarse a los estudios de biodiversidad comparada o de la biología de los sistemas (que se ligan con otras áreas del conocimiento para aprovechar las propiedades y aplicarlas), aunque también son útiles los estudios básicos.

El investigador consideró que en este campo se deben integrar especialistas de las Ciencias Naturales: Biología, Ecología, Genética, Biogeografía y Geología, entre otras, y de las Ciencias Sociales y las Humanidades: Sociología, Trabajo Social y Psicología, de una manera más concreta.

En esta iniciativa de la UCR, apoyada por la Vicerrectoría de Investigación, colaboran también el Programa Institucional en Ciencia e Ingeniería de Materiales (Picima), el Centro de Electroquímica y Energía Química  (Celeq) y la Escuela de Biología.

Junto al Dr. Retana participan el M.Sc. Alcides Sánchez Monge, especialista en microscopía; M.Sc. Alexander Rodríguez Arrieta, con estudios de grado y posgrado en Biogeografía y Ecología de Microorganismos; la Licda. Marisol Jiménez Chavarría, botánica y microscopista y la M.Sc. Ethel Sánchez Chacón, especialista en Patología Vegetal y Microscopía Electrónica.

Asimismo, forman parte de la investigación la Dra. Marcela Hernández física y directora del Picima y el Ing. Fernando Salas Fumero, de la Escuela de Ingeniería Química y dos estudiantes avanzados de Ingeniería Mecánica: Marco Durán Herrera y Miguel Ángel Segura.

DOS PROYECTOS DE INTERÉS

Desde hace dos años, el Ciemic explora plantas nativas que cumplen con el principio del “efecto loto” o de súper hidrofobicidad, es decir, con las características ultraestructurales y químicas de la hoja de la flor de loto, que le permite aislar el agua en esferas, las cuales ruedan con facilidad y se llevan las impurezas de la hoja. Según Retana, con esa característica se podría pensar en desarrollar superficies que se autolimpien.

“La pregunta que nos hicimos al iniciar este trabajo fue: ¿será que solo el loto puede hacer esto o tenemos en Costa Rica nuestras propias plantas que nos permitan producir nuestros propios polímeros, para no depender solo de la producción externa?”, comentó.

Al referirse a los estudios realizados, informó que recolectaron muestras de aráceas (Phylodendrum y Xanthosoma), como el tiquizque y la mano de tigre, dos plantas muy abundantes en el país, que en apariencia poseen esa característica.

Con el objetivo de no afectar las muestras durante el transporte, decidieron emplear un producto fijador en el momento de la recolecta. En un 99,9% de los casos se encontró una diferencia radical entre la súper hidrofobicidad de las muestras a las que se les puso fijador y a las que no.

En ese sentido, observaron que la estructura o patrón de la hoja cambiaba con el uso del químico, pues les afecta su humectabilidad, razón por la cual debieron reconsiderar la metodología.

En comparación con la estructura que presenta la hoja de loto, determinaron que algunas aráceas son más súper hidrofóbicas o repelentes del agua en el envés de la hoja.

Otro proyecto de investigación que se desarrolla en el Ciemic tiene como objetivo estudiar la ultraestructura de las alas de algunos microinsectos, sus elementos móviles y no móviles (los mecánicos), los cuales pueden colocarse en diferentes ángulos en la superficie del ala y ayudan en el vuelo.

Entre los microinsectos estudiados están los Thrips (Thysanoptera) y diferentes familias de dípteros.

Thrips es el nombre común que le dan los agricultores e investigadores a un grupo de pequeños insectos alados, cuyo tamaño varía entre 1 mm. y 6 mm. y su color más frecuente es negro, castaño y amarillo.

Se calcula que hay más de las seis mil especies descritas y aproximadamente unos 600 géneros, las cuales muchas veces actúan como plagas de cultivos o como vectores de al menos unos 20 virus

El investigador comentó que es de mucha utilidad entender los patrones de vuelo de los Thrips para el desarrollo de microartefactos voladores que sirvan para la búsqueda de personas desaparecidas en derrumbes o accidentes, pues tendrían un vuelo más efectivo y manipulable en pequeños espacios.

Las investigaciones que analizan patrones de vuelo en microinsectos son muy novedosas en el mundo, porque todos los estudios efectuados se han inspirado en insectos grandes, sobre todo avispas y mariposas.

El Ciemic también está iniciando un estudio sobre semillas nativas tan comunes como el moriseco, que por sus características puedan considerarse como nuevas alternativas adhesivas que sirvan para mejorar productos existentes como el velcro.


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