Descripción ultraestructural de la hoja de tres especies de aráceas (Araceae) con características hidrofóbicas

Abstract

El estudio de los principios funcionales y estructurales de ciertas superficies biológicas permite su utilización en sistemas artificiales hechos por el hombre, campo denominado biomimetismo. Uno de los más importantes atributos de la cutícula de una planta es la hidrofobicidad, que permite a las plantas superar problemas físicos y fisiológicos ligados al medio ambiente-la desecación. El presente estudio describe ultraestructuralmente la superficie foliar de tres especies vegetales de Aráceas mediante microscopía electrónica de barrido (MEB) y la medición del ángulo de contacto, para identificar y describir patrones en la ultraestructura de la superficie foliar de diferentes especies de aráceas que presenten el fenómeno del efecto loto, para crear nuevos conocimientos para el posible desarrollo de nuevos materiales con dicha característica. Se utilizaron muestras de Xanthosoma roseum, Xanthosoma sagittifolium (tiquizque) y Philodendrun strictum. Los resultados obtenidos para los ángulos de contacto en la superficie foliar para el caso de X.roseum fue de 146.34±3.92º; P. strictum 138.32±4.02º y X. sagittifolium 143.63±0.42º. Las imágenes de MEB, indican una estructura binaria (micro y nanoestructura) en la superficie foliar de las Aráceas que es similar a la observada en diferentes estudios para la hoja “loto”. Estas superficies desarrollan una propiedad de autolimpieza y se caracterizan por el incremento de la repelencia al agua, pues son superficies hidrofobicas CA ≥ 90º y < 150º, donde las gotas de agua que caen sobre las superficies, pueden rodar de forma rápida y eliminar eficazmente un gran número de partículas de polvo que se adhieren a ellas.

The study of functional and structural principles of some biological surfaces allows for their application in artificial man-made systems, a field called biomimetism. One of the most important attributes of the plant cuticle is hydrophobicity, it permits to overcome environmentally related physical and physiological issues, such as desiccation. This study describes ultrastructural features form the foliage of three species of Araceae by means of scanning electron microscopy (SEM) and a contact angle goniometer. This allowed us to id and describe certain patterns from the leaves surface of different species which present the lotus effect which in turn will help to explain it in order to generate knowledge that later may translate in materials that retain such behavior. Xanthosoma roseum, Xanthosoma sagittifolium and Philodendrun strictum samples were collected and studied, resulting surface contact angles were 146.34 ± 3.92º, 143.63 ± 0.42º and 138.32 ± 4.02º. Noteworthy, SEM images indicate a binary structure (micro and nanostructurally) for the above mentioned species which is similar to that oberved in similar studies. Frequently, these surfaces exhibit a self-cleaning property and are characterized by a high hydrophobicity (CA ≥ 90º y < 150º) and water repellence where water drops roll rapidly over the leaves surface and thus eliminating an abundant number of dust particles adhered to them.