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Cambios de color de la piel del calamar para usos textiles en investigación (VIDEO)

Los cefalópodos, que incluyen pulpos, calamares y sepias, son maestros del disfraz. Pueden camuflarse para coincidir exactamente con su entorno en cuestión de segundos, y ningún científico ha sido capaz de replicar el espectáculo. Pero una nueva investigación de Leila Deravi, profesora asistente de química y biología química en Northeastern, nos acerca un paso más.

Los órganos cromatóforos, que aparecen como cientos de pecas multicolores en la superficie del cuerpo de un cefalópodo, contribuyen a cambios rápidos en el color de la piel. En un artículo publicado la semana pasada en Advanced Optical Materials, el grupo de Deravi describe su trabajo en el aislamiento de los gránulos de pigmento dentro de estos órganos para comprender mejor su papel en el cambio de color. Los investigadores descubrieron que estos gránulos tienen cualidades ópticas notables y los usaron para hacer películas delgadas y fibras que podrían incorporarse en textiles, pantallas flexibles y futuros dispositivos de cambio de color. El laboratorio de Deravi colaboró con el Centro de Investigación, Desarrollo e Ingeniería del Ejército de EE. UU. Natick Army para el estudio.

Los cromatóforos vienen en tonos de rojo, amarillo, marrón y naranja. Son similares a las pecas en la piel humana que aparecen con el tiempo. Pero en los cefalópodos, estas pecas se abren y se cierran en una fracción de segundo para dar lugar a una reconfiguración continua del color de la piel. Debajo de los cromatóforos hay una capa de iridóforos que actúan como un espejo. Juntos, estos órganos reflejan todos los colores de la luz visible.

 


Cromatóforos de calamar en acción

 

Al eliminar las partículas de pigmento individuales del calamar, Deravi pudo explorar la amplitud de sus capacidades como materiales estáticos. Una partícula tiene solo 500 nanómetros de tamaño, que es 150 veces más pequeña que el diámetro de un cabello humano. El equipo de Deravi acodó y reorganizó las partículas y descubrió que podían producir una paleta de colores expansiva.

«Estamos mostrando que estos pigmentos son una herramienta poderosa que puede producir películas ultradelgadas que son realmente ricas en colores», dijo Deravi.

Su equipo también descubrió que los pigmentos pueden dispersar tanto la luz visible como la infrarroja. Esto mejora el brillo y la absorción de la luz y afecta la percepción del color final. Y cuando Deravi diseñó un sistema que incluía un espejo que simulaba el diseño de los órganos que los calamares tenían de forma natural, pudo mejorar aún más el color percibido al dispersar la luz a través y fuera de los gránulos. Este proceso podría potencialmente replicarse en materiales funcionales como las células solares para aumentar la absorción de la luz solar, dijo Deravi.

 

 

«Desde una perspectiva de ingeniería científica y técnica, entender cómo la dispersión de luz afecta el color es muy importante, y este es un nuevo y emocionante desarrollo en el campo de la óptica en biología», dijo Richard Osgood, colaborador del Ejército de los EE. UU. Natick Soldier Research, Development y el Centro de Ingeniería. «Este es un aprovechamiento inusual de la óptica y el conocimiento de la física en la dispersión para comprender los sistemas biológicos».

Los investigadores hicieron carretes de fibras de las partículas de pigmento de los calamares y ahora están explorando los usos del material. Las fibras son tan visualmente interesantes que no es difícil imaginar tejerlas en la tela para la ropa u otras formas de arte. Pero quizás la aplicación más emocionante sea la de las pantallas portátiles y flexibles y los textiles que son capaces de una coloración adaptativa. Osgood dijo que la investigación podría permitir al Ejército crear nuevas capacidades para los soldados.

 


Carrete con cromatóforos

«Durante más de una década, científicos e ingenieros han intentado replicar este proceso y construir estos dispositivos que combinan colores, cambios de color y camuflaje al igual que los cefalópodos, pero muchos de ellos no se acercan ni a la velocidad ni a la gama dinámica de colores. que los animales pueden exhibir «, dijo Deravi. «Los cefalópodos han evolucionado para incorporar estos gránulos de pigmentos específicos por una razón, y estamos comenzando a reconstruir cuál es esa razón».

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