Наноструктуры кожи ящериц создают защитный слой, предотвращающий обезвоживание

Una simulación computacional revela que unas diminutas estructuras nanoscópicas presentes en la cobertura corporal de estos reptiles pueden atrapar aire y crear una capa protectora que limita la evaporación. Muchos lagartos presentan en la superficie de su cuerpo diminutas estructuras en forma de pelo, conocidas como sétulas. Estas formaciones, de escala nanométrica, son especialmente frecuentes en geckos y camaleones que habitan zonas áridas o semiáridas. Aunque se conocen desde hace años, su función exacta no estaba clara. Un equipo de la Universidad de Kiel (Alemania) ha estudiado ahora si podrían contribuir a reducir la pérdida de agua y ayudar así a estos reptiles a evitar la deshidratación. La piel de estos reptiles es muy fina y, en ambientes secos, el agua puede evaporarse hacia el exterior más rápidamente de lo que pueden reponerla. Para investigar el posible papel de las sétulas, los científicos desarrollaron un modelo computacional simplificado de la piel del gecko que incorporaba una hilera de estas estructuras. Mediante modelos de dinámica de fluidos, simularon cómo circula el aire sobre la superficie y analizaron el efecto de los diminutos pelos sobre la evaporación. “Nuestros resultados muestran una reducción de la pérdida de agua. Una capa densa de pelos finos puede modificar el microclima inmediatamente por encima de la piel y aumentar el grosor de la capa límite de aire relativamente estancada. De este modo, se reduce la transferencia convectiva de masa y se ralentiza la pérdida de agua por evaporación”, declara a SINC Stanislav Gorb, coautor del estudio publicado en la revista Biointerphasess. Según el experto, en biología, “nada aparece porque sí”. “Todo surge como resultado de la combinación de mutaciones y del proceso de selección natural. ¿Cuál es la función original de este tipo de estructuras? La idea era demostrar si la microestructura podía reducir la evaporación”, añade Gorb. Nuestros resultados muestran una reducción de la pérdida de agua gracias a estas diminutas estructuras de la piel Los investigadores crearon un modelo computacional simplificado de la piel del gecko, que incluía una fila de sétulas. Mediante modelos de dinámica de fluidos, simularon el flujo de aire sobre la piel y evaluaron los efectos provocados por estos pelos de escala nanométrica. Los hallazgos apuntan a que la disposición de las setulas permite atrapar aire entre ellas, creando una capa que protege la superficie y favorece la retención de agua. Los investigadores señalan que las moléculas de agua que abandonan la superficie pueden rebotar varias veces en ese espacio confinado y que algunas regresan a ella. Existía la posibilidad de que, al aumentar la superficie, los pelos incrementaran la evaporación y provocaran que los lagartos perdieran agua todavía más rápidamente. Pese a ello, los investigadores descubrieron que, gracias a su disposición precisa, las sétulas atrapan aire entre ellas, protegiendo la piel y reteniendo el agua. La estructura nanométrica genera una capa límite, lo que significa que las moléculas de agua que abandonan la superficie rebotan muchas veces dentro de ese espacio confinado, “La estructura nanométrica genera una capa límite, lo que significa que las moléculas de agua que abandonan la superficie rebotan muchas veces dentro de ese espacio confinado, y algunas de ellas regresan”, dice Gorb. Los autores planean confirmar sus resultados mediante experimentos, utilizando piel artificial o real que los geckos hayan mudado previamente. También quieren estudiar el efecto de los lípidos presentes en la estructura de la piel, que hacen que esta sea más repelente al agua. “Existen otras posibles ventajas que no estudiamos en el artículo, como la regulación térmica, el control de la radiación solar e incluso la autolimpieza de las partículas de polvo”, concluye el científico. Con el fin de comprobar experimentalmente si las sétulas reducen la pérdida de agua, los autores plantean dos posibilidades. La primera consiste en utilizar animales reales o una superficie biomimética. “Se puede colocar el gecko en un sistema de respirometría de flujo continuo o en una cámara con condiciones estrictamente controladas de temperatura, humedad relativa, velocidad del aire y presión atmosférica, y medir el vapor de agua que entra y sale”. Sorprendentemente, las sétulas no varían mucho entre especies dependiendo de su entorno La segunda opción trataría de fabricar un material semipermeable con diferentes microestructuras y comparar la evaporación a través de una superficie lisa y otra estructurada, manteniendo el mismo grosor y utilizando el mismo material. “Sorprendentemente, las sétulas no varían mucho entre especies dependiendo de su entorno. Sin embargo, no existe ningún estudio comparativo riguroso que utilice un gran número de especies para realizar esta comparación”, asegura el investigador. Este trabajo podría inspirar nuevos materiales que reduzcan la evaporación “Especialmente si el segundo experimento, utilizando un material bioinspirado, tiene éxito”, enfatiza Gorb. Referencia: "Surface protrusions of the microstructured lizard skin may reduce evaporation intensity: Numerical modelling approach". Biointerphases