QUÍMICA MATERIALES

Seda de araña artificial, bioinspirada en la seda natural

Efefuturo.- Un equipo internacional de científicos ha diseñado un nuevo método para producir seda de araña artificial, bioinspirada en la seda de araña natural, pero más resistente y barata de obtener y con usos tan diversos como textiles para la absorción de impactos o dispositivos médicos avanzados.

<p>Un nido de seda de araña artificial. Crédito:  Lena Holm</p>

Un nido de seda de araña artificial. Crédito: Lena Holm

El trabajo, publicado en Nature Chemical Biology y dirigido por Jan Johansson y Anna Rising de la Universidad de Ciencias Agrícolas de Suecia, ha sido realizado por científicos de la Universidad Politécnica de Madrid, de China y del Reino Unido.


La seda de la araña es un material biodegradable y atractivo para muchas aplicaciones, por su extraordinaria capacidad para absorber energía durante su deformación hasta rotura y por ser un material biocompatible”, ha explicado a Efe Gustavo Plaza, investigador de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos de la Politécnica y coautor del trabajo.


Sin embargo, se trata de un material tan caro de obtener que no se emplea en aplicaciones comerciales.


En 2009 y 2012, con gran esfuerzo, años de dedicación y extracciones de seda de arañas, lograron tejer dos prendas de seda de araña en Madagascar que fueron expuestos en museos de Londres y Nueva York”, explica Gustavo Plaza.


Pero al margen de esta anécdota, lo cierto es que los científicos han dedicado cuantiosos esfuerzos al estudio de este material para generar fibras artificiales con propiedades similares a las de la seda de araña natural.


En la última década se ha conseguido desarrollar proteínas recombinantes con características similares a las de la seda de araña pero los métodos habituales para hilar fibras a partir de estas proteínas requieren el empleo de disolventes y/o coagulantes que en algunos casos pueden presentar alguna toxicidad, lo que dificulta o impide las aplicaciones biomédicas de las fibras.


Además, “las fibras artificiales obtenidas hasta ahora han presentado propiedades sensiblemente inferiores a las de la seda de araña natural, lo que ha dificultado su empleo comercial”, precisa.



Una cadena de proteínas


La seda de la araña se compone de proteínas de gran tamaño. Dentro de las glándulas de seda de las arañas, estas proteínas se mantienen en una solución muy concentrada. Esta solución pasa a través de un conducto estrecho, en el que la acidez cambia, aumenta la concentración y el material se convierte en fibra insoluble.




Carretes de hilo de seda de araña artificial. Crédito: Marlene Andersson

Carretes de hilo de seda de araña artificial. Crédito: Marlene Andersson


Inspirados en la forma en que las arañas fabrican la seda, Jan Johansson, Anna Rising y sus colegas desarrollaron una proteína híbrida, que incluye secuencias de aminoácidos presentes en las sedas de dos especies diferentes de arañas, con la finalidad de controlar la coagulación de las proteínas, mimetizando el proceso de hilado natural en las propias arañas.


Además, los científicos han creado un método de hilado que permite controlar la acidez de la solución proteica.


Con ello, los autores han podido producir seda de araña artificial más resistente y deformable que otras sedas artificiales, con una resistencia que se acerca a la de las sedas naturales.


En este método sólo se emplea agua con disolvente, variando el pH (es decir, la acidez) para controlar el proceso de hilado, por lo que el material obtenido no tiene problemas de biocompatibilidad“, subraya el investigador.


Además, la seda biodegradable producida por este método es más barata y más fácil de obtener que la seda natural de araña, “y permitirá potencialmente la producción de grandes cantidades de seda para aplicaciones tales como materiales ligeros para absorber impactos -por ejemplo en vehículos-, biomateriales y dispositivos médicos avanzados”, concluye. EFE

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Publicado en: Ciencia

El trabajo, publicado en Nature Chemical Biology y dirigido por Jan Johansson y Anna Rising de la Universidad de Ciencias Agrícolas de Suecia, ha sido realizado por científicos de la Universidad Politécnica de Madrid, de China y del Reino Unido.


La seda de la araña es un material biodegradable y atractivo para muchas aplicaciones, por su extraordinaria capacidad para absorber energía durante su deformación hasta rotura y por ser un material biocompatible”, ha explicado a Efe Gustavo Plaza, investigador de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos de la Politécnica y coautor del trabajo.


Sin embargo, se trata de un material tan caro de obtener que no se emplea en aplicaciones comerciales.


En 2009 y 2012, con gran esfuerzo, años de dedicación y extracciones de seda de arañas, lograron tejer dos prendas de seda de araña en Madagascar que fueron expuestos en museos de Londres y Nueva York”, explica Gustavo Plaza.


Pero al margen de esta anécdota, lo cierto es que los científicos han dedicado cuantiosos esfuerzos al estudio de este material para generar fibras artificiales con propiedades similares a las de la seda de araña natural.


En la última década se ha conseguido desarrollar proteínas recombinantes con características similares a las de la seda de araña pero los métodos habituales para hilar fibras a partir de estas proteínas requieren el empleo de disolventes y/o coagulantes que en algunos casos pueden presentar alguna toxicidad, lo que dificulta o impide las aplicaciones biomédicas de las fibras.


Además, “las fibras artificiales obtenidas hasta ahora han presentado propiedades sensiblemente inferiores a las de la seda de araña natural, lo que ha dificultado su empleo comercial”, precisa.



Una cadena de proteínas


La seda de la araña se compone de proteínas de gran tamaño. Dentro de las glándulas de seda de las arañas, estas proteínas se mantienen en una solución muy concentrada. Esta solución pasa a través de un conducto estrecho, en el que la acidez cambia, aumenta la concentración y el material se convierte en fibra insoluble.




Carretes de hilo de seda de araña artificial. Crédito: Marlene Andersson

Carretes de hilo de seda de araña artificial. Crédito: Marlene Andersson


Inspirados en la forma en que las arañas fabrican la seda, Jan Johansson, Anna Rising y sus colegas desarrollaron una proteína híbrida, que incluye secuencias de aminoácidos presentes en las sedas de dos especies diferentes de arañas, con la finalidad de controlar la coagulación de las proteínas, mimetizando el proceso de hilado natural en las propias arañas.


Además, los científicos han creado un método de hilado que permite controlar la acidez de la solución proteica.


Con ello, los autores han podido producir seda de araña artificial más resistente y deformable que otras sedas artificiales, con una resistencia que se acerca a la de las sedas naturales.


En este método sólo se emplea agua con disolvente, variando el pH (es decir, la acidez) para controlar el proceso de hilado, por lo que el material obtenido no tiene problemas de biocompatibilidad“, subraya el investigador.


Además, la seda biodegradable producida por este método es más barata y más fácil de obtener que la seda natural de araña, “y permitirá potencialmente la producción de grandes cantidades de seda para aplicaciones tales como materiales ligeros para absorber impactos -por ejemplo en vehículos-, biomateriales y dispositivos médicos avanzados”, concluye. EFE

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