Científicos del Centro RIKEN para la Ciencia de Recursos Sostenibles en Japón han desarrollado un dispositivo para producir seda de araña artificial que imita perfectamente la seda natural producida por las arañas. La extracción a gran escala de la seda de araña ha demostrado ser impracticable por varias razones, pero ahora los científicos están trabajando en la creación de un mecanismo para producirla en el laboratorio.
La seda de araña es una fibra biopolimérica hecha de proteínas llamadas espidroínas, que tienen secuencias altamente repetitivas. Las fibras de seda contienen láminas beta que deben ser correctamente dispuestas para tener propiedades mecánicas únicas. Los científicos de RIKEN decidieron imitar este proceso utilizando biomimética. Utilizaron microfluidos, que implican el flujo y la manipulación de pequeñas cantidades de líquido en canales estrechos, para crear seda de araña. En este método, una solución de precursores de espidroína se colocó en un extremo de un recipiente rectangular que contenía canales, y luego se atrajo hacia el otro extremo mediante un vacío. Durante el flujo, las espidroínas se expusieron a cambios precisos en el entorno químico y físico. Bajo las condiciones adecuadas, las proteínas comenzaron a plegarse y formar fibras de seda con una estructura específica y compleja.
Los investigadores descubrieron que usar fuerza para empujar las proteínas no funcionaba; solo el uso de un vacío para extraer la solución de espidroína permitió el ensamblaje de fibras de seda continuas con la disposición adecuada de las láminas beta.
«El sistema microfluídico resultó sorprendentemente robusto después de estabilizar y optimizar diversas condiciones», dijo Ali Malay, un científico de RIKEN. «La formación de las fibras fue espontánea, extremadamente rápida y altamente repetible. Y lo más importante, las fibras poseían la estructura jerárquica característica de la seda de araña natural».
Según los autores de la investigación, para obtener fibras, debe haber una tensión de corte mínima de aproximadamente 72 Pa, y la formación de las láminas beta depende de la presencia de bloques de polialanina en la secuencia. La fibra resultante MaSp2 tenía un contenido de láminas beta (29.2%) comparable a la seda de araña natural.
La capacidad de producir artificialmente seda utilizando este método no solo puede ayudar a reducir el impacto negativo de la industria textil actual en el medio ambiente, sino que también la naturaleza biodegradable y biocompatible de la seda de araña la convierte en ideal para aplicaciones biomédicas como suturas y ligamentos artificiales.
«Para lograr un impacto real, necesitamos escalar nuestro método de producción de fibras y convertirlo en un proceso continuo. También evaluaremos la calidad de nuestra seda artificial en base a varios criterios y realizaremos mejoras adicionales a partir de eso», dijo Keiji Numata, profesor de química de biomateriales en la Universidad de Kyoto.
Los hallazgos de los científicos de RIKEN son prometedores y pueden aportar muchos beneficios al medio ambiente natural y a la medicina. La seda de araña artificial puede resultar una fuente alternativa de materiales duraderos y respetuosos con el medio ambiente.
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