Un estudio publicado recientemente en Biophysics Reviews señaló que el antiguo animal marino Perinereis cultrifera (nombre científico: Perinereis cultrifera) tiene una estructura de mandíbula inusual. Esta criatura utiliza "dientes afilados" compuestos de proteínas e iones metálicos para capturar y triturar los alimentos. Su composición y propiedades físicas únicas han llevado a los científicos a proponer un nuevo concepto de clasificación de materiales: el "biometal".
Durante mucho tiempo, los biólogos han distinguido a menudo los tejidos biológicos de los minerales y metales al definir las propiedades de los materiales. Sin embargo, un equipo de investigación conjunto de la Universidad Técnica de Viena (TU Wien) y la Universidad de Viena realizó una disección en profundidad de la mandíbula del gusano mediante pruebas de nanoindentación, análisis químico y tecnología de imágenes de precisión, y descubrió que tiene una dureza y un rendimiento único que supera a los materiales biológicos tradicionales.
El estudio encontró que hay una concentración extremadamente alta de iones metálicos en la punta de la mandíbula del gusano, lo que hace que la pieza sea extremadamente dura y capaz de completar eficazmente tareas de mordida de alta intensidad. Lo que sorprendió aún más a los investigadores fue que cuando estas mandíbulas fueron sometidas a una presión microscópica, mostraron un "efecto de tamaño de nanoindentación Nix-Gao" similar al de metales como el cobre o la plata. Es decir, a escalas más pequeñas, el material se vuelve más difícil de presionar. Esto se debe a los cambios de tensión más dramáticos en la estructura atómica en el área diminuta.
Aunque el tejido biológico tiene una dureza similar a la del metal, también exhibe propiedades mecánicas que no se encuentran en los metales cristalinos ordinarios. El autor del estudio, Christian Hellmich, señaló que la mandíbula del gusano tiene una elasticidad que depende del tamaño, lo que significa que su capacidad de deformación y recuperación después del estrés cambiará con diferentes escalas de observación. Esta característica distingue completamente a los "biometales" de los metales industriales comunes como el cobre y la plata.
Actualmente, el equipo de investigación ha utilizado modelos matemáticos para explicar cómo estos complejos efectos elásticos se originan a partir de procesos a nivel atómico. El equipo de investigación dice que este es sólo el primer paso en la exploración de esta área. En el futuro, los investigadores planean ampliar el alcance de la investigación, investigar más especies para mejorar el marco teórico de los "biometales" y explorar en profundidad si la intervención genética puede cambiar la estructura y las propiedades de dichos materiales naturales. Esta investigación no sólo demuestra la sofisticación y elegancia de la naturaleza en el diseño de materiales, sino que también proporciona ideas amplias para el desarrollo de nuevos materiales biónicos.