Ads-728

Ads-728

Psicología

Astrofísica

Genética

Neurociencia

» » » La física de los dedos arrugados

La exploración de formas matemáticas puede explicar por qué la piel se arruga después de mucho tiempo en contacto con el agua. Comprender la geometría de la piel arrugada podría ayudar a diseñar nuevos materiales que pueden estirarse sin perder fuerza.

"En el documento se desarrolla un mecanismo que explica la estabilidad estructural de la queratina de la piel y su capacidad para absorber grandes cantidades de agua", señaló el matemático Gerd Schröder-Turk, de la Universidad de Erlangen-Nuremberg, en Alemania, que no participó en la investigación. "Esto es un gran avance."

Científicos y los bañistas frecuentes saben que la piel puede absorber una tremenda cantidad de agua y continuar siendo una fuerte barrera entre nuestros cuerpos y el duro mundo exterior.


"La piel se arruga, pero mantiene su estructura", apuntó el matemático Myfanwy Evans, de la Universidad Nacional de Australia, y principal autor del nuevo estudio. "No sólo se descompone y disuelve en el agua."

La elasticidad de la piel proviene de una intrincada red de fibrosas proteínas, llamadas queratinas, que constituyen la capa más externa de la piel, así como el pelo y las uñas. No es nuevo saber que las redes de la queratina de la piel son importantes, pero la disposición de estas fibras era bastante incierta.

Ahora, Evans y su colega Stephen Hyde, de la Universidad Nacional de Australia, dicen haber encontrado una solución. Ellos describen un modelo de piel fibrosa en el Journal of the Royal Society Interface. "En él se explica muchas de las características mecánicas que no habían sido explicadas nunca antes", dijo Evans.

Los investigadores dieron con el nuevo modelo, en una búsqueda puramente matemática, basada en curiosas formas topológicas. Los estudios de Evans de uno de estos tipos de hermosas formas matemáticas, llamadas Giroides, que se muestran por todo el mundo natural, de las membranas de lípidos a las alas de una mariposa.

"Es una fusión interesante de las matemáticas y la ciencia experimental", señaló Evans, "y están apareciendo por todas partes."

Usando simulaciones por ordenador, Evans y Hyde exploraron lo que podría ocurrir tomáramos hilos infinitamente largos y los trenzáramos a través del laberinto de la superficie de un giroide, después cogimos todo el espacio superficial. Algunas de estas estructuras en 3-D resultaban tan enredadas, que ninguno de los hilos podía moverse sin romper las conexiones entre los hilos individuales. Si la queratina se organizaba de esta manera, dice Evans, nuestra piel perdería su fuerza cuando se mojara.

"Al perderse los contactos entre las fibras de queratina, se pierde la rigidez estructural", apuntó.

Sin embargo, se podían ampliar otros tejidos con hilos de enderezado, deslizando uno a lo largo de otro sin perder el contacto. Uno de estos, que Evans y Hyde llamaban G129, comenzaba a hincharse y llenaba un volumen siete veces más grande que su forma original, conservando intactas todas sus conexiones fibrosas, igual que la piel.


Se sugiere entonces, que la versión modelar de las redes de queratina de piel seca coincide con los datos reales de manera casi exacta, resaltó Evans. "Se hacía evidente la probabilidad de que este modelo realmente funcionase."

Aunque este modelo no está lejos del mundo de las matemáticas abstractas, Evans y sus colegas, esperan que sus modelos de redes extensibles de fibras puedan utilizarse en el diseño de abajo-arriba [1] en los materiales a medida con elasticidad controlable. Estos materiales pueden ser útiles para cosas como vendas, chalecos antibalas y piel artificial, sugiere.

"Esto podría ser una muy buena meta para materiales bio-inspirados", señaló. "No es cuestión de probarlo en el laboratorio, sino de entender su geometría para comprender sus propiedades físicas. Esperamos que este documento sirva para introducir esa idea, y tal vez dé lugar a nuevos e interesantes materiales."

  • Referencia: Wired Science.com, 8 marzo 2011, por Lisa Grossman
  • Imágenes: 1) Flickr / Mathew Wilson. 2) Evans y Hyde, 2011. Video: Gerd Schröder-Turk.
  • Diario de referencia:From three-dimensional weavings to swollen corneocytes.” Myfanwy Evans and Stephen Hyde. Journal of the Royal Society Interface, March 8, 2011. DOI: 10.1098/rsif.2010.0722
  • [1] Definición de Abajo-arriba (Bottom-up). Bottom-up y Top-down son estrategias de procesamiento de información características de las ciencias de la información, especialmente en lo relativo al software. Por extensión se aplican también a otras ciencias humanas y científicas. Bottom-up, es un análisis de abajo a arriba. En el campo empresarial, por ejemplo, es un modalidad del análisis fundamental que se basa en encontrar oportunidades de inversión en acciones analizando en primer lugar la empresa, en segundo lugar el sector donde se encuentra, en tercer lugar la economía local, y por último, el entorno macroeconómico global.

,

«
Next
Entrada más reciente
»
Previous
Entrada antigua
Editor del blog Pedro Donaire

Filosofía

Educación

Deporte

Tecnología

Materiales