En Chile existen cuatro especies conocidas de vinchucas (triatominos), insectos hematófagos que pueden estar infectados con el protozoo Trypanosoma cruzi, causante de la enfermedad de Chagas. Además de su relevancia sanitaria, estos insectos presentan una característica tan llamativa como desafiante: pueden pasar largos períodos sin alimentarse y, cuando encuentran una fuente de sangre, ingieren grandes volúmenes, provocando una expansión abrupta de su abdomen.
Este fenómeno dio origen a una investigación interdisciplinaria liderada por la Universidad de Chile, que integró ecología, química, biomecánica y física para comprender qué hace “especial” al exoesqueleto abdominal de la vinchuca durante su alimentación.
El estudio fue publicado en la revista científica Materials & Design bajo el título “Estrategias funcionales de elongación y adhesión en el exoesqueleto microestructurado de la vinchuca Mepraia spinolai”. La investigación fue liderada por Nicolás Padilla Manzano, estudiante de doctorado en ciencias de la ingeniería, mención ciencias de los materiales, y fue guiado por las académicas Dra. Carezza Botto Mahan (Facultad de Ciencias, Departamento de Ciencias Ecológicas) y la Dra. Laura Tamayo (Facultad de Ciencias, Departamento de Química). El trabajo se desarrolló en colaboración con la investigadora Nicol Quiroga (Facultad de Ciencias), el Dr. Francisco Melo (Departamento de Física, Universidad de Santiago de Chile) y Lisa Shafroth (École Polytechnique, Francia).
El origen del estudio se remonta a los años de pregrado del investigador principal. Desde entonces, el ahora estudiante de doctorado se transformó en lo que una de sus profesoras guía, la Dra. Laura Tamayo, describe como “el pegamento que une las distintas disciplinas”.
Una especie de vinchuca singular: un exoesqueleto “inteligente”
La investigación se centró en Mepraia spinolai, una vinchuca silvestre que se distribuye desde la Región de Atacama hasta la Región de O’Higgins. “Con el cambio climático, su distribución puede extenderse hacia el sur, lo que es relevante para la salud pública, porque puede aumentar su contacto con humanos”, explica la Dra. Carezza Botto.
A diferencia de otras vinchucas, esta especie es diurna y habita en zonas rocosas, chaguales y pircas. En su etapa juvenil, los estados juveniles, llamados ninfas, se camuflan cubriéndose con arena sobre el exoesqueleto y esos granos permanecen adheridos al insecto hasta su siguiente muda de exoesqueleto.
Precisamente esa capacidad de camuflaje fue la puerta de entrada al estudio. “En tercer año de pregrado comenzamos con la pregunta: ¿qué es ese adhesivo que les permite a las vinchucas camuflarse?, nunca logré extraerlo, motivo por el que comencé a caracterizar químicamente el exoesqueleto”, explica Nicolás Padilla.
Al aplicar microscopía electrónica, el equipo observó algo inesperado: la superficie del exoesqueleto era arrugada, lo que llevó a una nueva hipótesis. “La idea era que esas arrugas permitían expandirse sin romperse. Estudiamos cómo esa estructura mecánica estaba optimizada, moldeada por millones de años de evolución, y vimos cómo el exoesqueleto permite ese cambio tan dramático en su forma sin comprometer su integridad”, agrega el investigador.
En la superficie, además, identificaron microestructuras y patrones regulares de tipo hexagonal. “Es bastante único. Tiene patrones físicos hexagonales que no hemos visto en otros insectos”, señala el investigador. Explicando que esta arquitectura permitiría “guardarse” en forma de pliegues y desplegarse durante la alimentación.
Materiales bioinspirados: de la biología a la ingeniería
Uno de los aportes centrales del estudio es su proyección hacia la ingeniería de materiales. “Queríamos entender el exoesqueleto no solo como protección pasiva, sino como una estructura mecánicamente optimizada. La idea es inspirar materiales sintéticos que se puedan expandir y contraer sin fallar”, explica el autor principal.
En esa línea, el equipo ya proyecta nuevas preguntas. “Estamos estudiando estructuras deformables: queremos entender cuánta deformación puede resistir un material sin fallar. Esto podría tener aplicaciones en robótica suave o dispositivos implantables”, añade.
Para la profesora Laura Tamayo, el proceso también deja un aprendizaje sobre cómo se construye conocimiento cuando se cruzan áreas: “Al responder preguntas nuevas, tuvimos que usar técnicas poco comunes. Eso es parte del desafío interdisciplinario, moverse entre áreas para encontrar respuestas”.
Las académicas agregan que esta experiencia refleja el sello formativo de la Universidad de Chile. “Este es un gran ejemplo del modelo educativo que busca fomentar la inter y transdisciplina”, señala Tamayo, destacando que desarrollar este tipo de perfiles dialoga con los desafíos actuales de la investigación.
“Lo más inspirador es que esto no fue forzado: todo surgió de forma natural, desde la curiosidad y las preguntas reales de Nicolás”, finaliza la Dra. Carezza Botto.
