Conocido como el gusano poliqueto, usa la punta de su mandíbula para inyectar veneno letal. El diseño de la mandíbula con un gradiente de materiales duros en la punta conectados a tejidos más suaves, disipa la fuerza y ​​evita daños graves en la mandíbula. El gradiente en las propiedades mecánicas se correlaciona con el número de iones metálicos disponibles para la unión. Este mecanismo inspiró un enfoque novedoso para generar gradientes de rigidez en polímeros artificiales. A través de un proceso sencillo, los científicos controlaron la densidad de los iones metálicos a lo largo de una muestra. El gradiente en las interacciones de los iones metálicos creó un gradiente continuo en las propiedades mecánicas que abarcó un cambio de rigidez de 200 veces, acercándose al de la biología.

Gradientes mecánicos (es decir, de duro a blando) puede evitar daños causados ​​por grandes fuerzas. Es difícil diseñar materiales con grandes degradados. La muestra tiene la mayor amplitud continua en materiales artificiales hasta la fecha. Debido a que el material se fabrica con equipo de laboratorio ordinario, podría estar ampliamente disponible para una amplia gama de usos. Dichos materiales pueden encontrar uso como piezas más resistentes en vehículos, baterías y dispositivos de producción de energía. Más lejos, los hallazgos abordan problemas de larga data en el diseño y formación de materiales poliméricos resilientes.

Los gradientes mecánicos se emplean a menudo en la naturaleza para evitar daños por grandes fuerzas creando una transición suave de materiales biológicos fuertes a débiles. Este proceso permite a los organismos vivos resistir fuerzas tremendas. La tensión incurrida se disipa a medida que se transfiere de los apéndices exteriores duros a los más débiles, fácilmente dañado, tejidos blandos interiores. Las imitaciones sintéticas de estas estructuras naturales son muy deseables para mejorar la distribución de tensiones en las interfaces y reducir la deformación por contacto en materiales artificiales. Los materiales de gradiente sintético actuales comúnmente sufren de transiciones no continuas, gradientes relativamente pequeños en propiedades mecánicas, y síntesis difíciles.

Los científicos de la Universidad de California-Irvine han abordado los desafíos sintéticos y de diseño inspirándose en el gusano poliqueto. El gusano crea un gradiente mecánico que evita daños en la mandíbula durante la mordedura y la inyección de veneno. La mandíbula del gusano emplea un sistema de un número creciente de enlaces cruzados entre iones metálicos y proteínas capaces de unirse selectivamente a esos iones. En el nuevo material hecho por el hombre, zinc, cobre, o iones de cobalto interactúan en una dinámica, de forma no permanente con motivos que imitan la química de las proteínas. Los ligandos de unión se unen covalentemente a polímeros y se derivan de restos basados ​​en nitrógeno (imidazoles). El grado en el que una región específica es rígida o blanda depende de la densidad de los iones metálicos:una densidad más alta produce un material más rígido. La variación de esta densidad a lo largo del material genera una gama de propiedades mecánicas muy parecidas a las presentes en la mandíbula del gusano.

Este gradiente de iones metálicos se creó mediante un proceso muy simple. Se unió un polímero a un dispositivo que sacó lentamente el polímero de una solución de sal metálica. Al mismo tiempo, Se inyectó una solución adicional de metal en la solución original. Esta combinación junto con las interacciones dinámicas metal-ligando es lo que permitió que se formara el gradiente continuo de iones metálicos a lo largo del material polimérico. La rigidez más alta ocurrió al final que permaneció más tiempo en la solución de metal y disminuyó gradualmente de una manera que se correlacionó bien con la exposición a la solución de sal. El tramo de gradiente más grande y mejor definido mostró un aumento de 230 veces en la rigidez. La magnitud de este rango se parece mucho a la observada en los picos de los calamares, que es un estándar para muchos materiales degradados.

La correlación entre la concentración de metal y los gradientes mecánicos indica que las interacciones metal-imidazol aumentan la resiliencia. Este enfoque simple podría generalizarse para crear una variedad de materiales.