Desbloquear la seda de araña para convertir proteína líquida en fibras sólidas

La mecánica detrás de hilos biológicos con calidad de acero

La seda de araña alcanza una resistencia a la tracción de hasta 1.500 millones de pascales (GPa), lo que le confiere una resiliencia equiparable a la del acero de alta calidad, según informa Interesting Engineering. Las arañas emplean estos versátiles biomateriales en distintas tareas especializadas, desde tejer telas orbiculares y tender líneas de seguridad hasta capturar presas y proteger los huevos. La combinación de alta elasticidad, tenacidad extrema, ligereza y biodegradabilidad natural ha convertido el material en un objetivo atractivo para la innovación industrial, despertando un gran interés en todas las startups biotecnológicas centradas en textiles sostenibles y aplicaciones de curación de heridas.

«Los investigadores han preparado mucha sopa de proteína, como hace una araña, pero, a diferencia de las arañas, no han logrado hilar esa proteína en hilos sólidos a una escala relevante para el público».

— Sarah Stellwagen, profesora adjunta en la UNC Charlotte

«El premio nos da la oportunidad de dar el siguiente paso: hacer más ensayos, mejorar el proceso de fabricación y producir material suficiente para probar hilo y textiles».

— Anna Rising, profesora en la Universidad Sueca de Ciencias Agrícolas

Superar el cuello de botella del hilado en el laboratorio

La cría de arácnidos a escala comercial no es viable porque las arañas producen poca seda por animal y muestran un comportamiento caníbal cuando están hacinadas. En consecuencia, los investigadores deben sintetizar las proteínas de la seda en sistemas de cultivo, pero convertir ese fluido en un filamento duradero plantea severos obstáculos de ingeniería. Como explicó Sarah Stellwagen, profesora adjunta del Departamento de Ciencias Biológicas de la Universidad de Carolina del Norte en Charlotte, a Interesting Engineering, los laboratorios han tenido dificultades para replicar el ensamblaje natural. Una araña extrae proteína líquida de una glándula interna a través de un conducto microscópico, alterando el entorno químico local para empaquetar las moléculas en densas estructuras cristalinas llamadas láminas beta. El polímero alineado sale de las hileras de la araña como un hilo sólido continuo.

Ensayos a escala para hilo y dispositivos biomédicos

Investigaciones anteriores de científicos del King's College London y la Universidad Estatal de San Diego identificaron los «pegamentos» moleculares responsables de que las fibras de seda sean más resistentes que el acero y más tenaces que el Kevlar. Sobre la base de esos hallazgos estructurales, los investigadores Anna Rising y Benjamin Schmuck, de la Universidad Sueca de Ciencias Agrícolas, demostraron que las proteínas de la seda pueden obtenerse en mayores volúmenes y a menor coste. Con el respaldo de una subvención de 200.000 EUR de la Fundación H&M, el equipo sueco prepara lotes mayores para evaluar el rendimiento del hilo en tejidos comerciales. El grupo también está probando los biopolímeros resultantes para desarrollarlos como un dispositivo médico avanzado, acercando esta invención de laboratorio a la escala de producción y a posibles solicitudes de patente.

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