Seda De Araña Fuerte Y Flexible Creada En El Laboratorio

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Al imitar las condiciones encontradas en los conductos de seda de una araña real, los investigadores han creado una seda de araña fuerte que podría ser producida en masa.

Hemos construido rascacielos, aviones que viajan más rápido que los colisionadores de partículas y sonidos a una milla por debajo de la superficie de la Tierra.

Sin embargo, de alguna manera, la pequeña araña humilde ha golpeado a los humanos: los hilos de seda que las arañas usan para atrapar presas son increíbles hazañas de ingeniería natural. La seda de araña libra por libra, pulgada por pulgada puede absorber enormes cantidades de energía sin desgarrarse. Es más fuerte que el acero, pero más elástico que el caucho.

Ahora, los científicos han creado una seda de araña sintética con muchas de las mismas propiedades que su contraparte silvestre, y pueden producirla a gran escala, superando dos limitaciones que han obstaculizado la investigación pasada en el área. [Increíbles fotos de la seda de araña artificial]

Resistente y elástico

La búsqueda de un imitador natural de la seda de araña no es nada nuevo. Por ejemplo, en 2010 la National Science Foundation financió un proyecto para diseñar genéticamente cabras para producir seda de araña en su leche, mientras que otros proyectos se centraron en la producción masiva de proteínas de seda de araña, llamadas "spidroins", en levaduras, bacterias y células de insectos. En 2015, los investigadores informaron en la revista Biomaterials que habían usado espidroínas producidas por cabras transgénicas para formar andamios para el crecimiento de células cerebrales. [Biomimetismo: 7 tecnologías inteligentes inspiradas en la naturaleza]

"Dado que las arañas son territoriales y producen pequeñas cantidades de seda, cualquier aplicación industrial de la seda de araña requiere la producción de spidroins recombinantes y la generación de fibras artificiales de seda de araña", escribieron los investigadores en un artículo publicado el lunes (9 de enero) en la revista Nature Chemical. Biología.

Sin embargo, las spidroins previamente diseñadas no eran réplicas de las encontradas en arácnidos salvajes. Las proteínas de seda diseñadas en soluciones podrían producirse en pequeñas cantidades decepcionantes en bajas concentraciones; se agruparían juntos; y no se mantuvieron disueltos en líquidos, informaron los investigadores.

Lo que es más, esos hilos de seda de araña ersatz que se produjeron tenían propiedades físicas poco brillantes a menos que fueran tratados extensamente después de la creación inicial, escribieron los investigadores.

Resulta que las arañas producen seda de forma natural en los conductos hilados de la seda, y que el pH (qué tan ácida es una sustancia) a lo largo de esa glándula varió gradualmente desde aproximadamente 7.6 (ligeramente básico, lo que significa que había más iones cargados negativamente presentes) a menos de 5.7 (Ácido, lo que significa que había más iones cargados positivamente presentes). De acuerdo con un estudio realizado en 2014 en la revista PLOS Biology, este cambio en el pH empuja a las proteínas a cambiar de forma en sus extremos, lo que hace que las proteínas se autoensamblen como un bloqueo y disparador. Al mismo tiempo, el ducto, que en la parte superior se ve un poco como un cerebro ligeramente menos arrugado, se estrecha en un tubo delgado, y la pura fuerza de atravesar el tubo hace que las fibras formen hebras, hallaron los investigadores.

Imitando conductos de araña

El equipo se preguntó si imitar las condiciones en las glándulas de seda de la araña podría producir mejores resultados. También notaron que porciones de proteínas de seda de araña de diferentes especies de arañas tenían un pH y una capacidad de disolución diferentes.

Por lo tanto, los investigadores combinaron los genes spidroin de dos especies de arañas para crear un gen híbrido de seda de araña llamado NT2RepCT. El NT2RepCT está codificado para una proteína completamente nueva que combina las mejores propiedades de las espidroins de las dos especies: alta solubilidad y alta sensibilidad al pH. Luego insertaron el gen de la proteína de seda híbrida en el ADN de las bacterias, que produjo las proteínas.

Al final, este proceso produjo una solución altamente concentrada de proteínas de seda de araña que se veía turbia y viscosa, al igual que las proteínas de seda de araña reales lo hacen dentro de las glándulas de seda. Luego bombearon esta solución a través de un capilar de vidrio delgado, que imitaba la cizalla que producía la fibra de seda de araña en el mundo real, escribieron los investigadores en el documento. Según informaron los investigadores, este proceso produjo 3,280 pies (1,000 metros) de fibra en un matraz de 0,26 galones (1 litro).

"Las fibras de NT2RepCT como hiladas tuvieron un comportamiento de tensión-esfuerzo cualitativamente similar a la seda de araña nativa, ya que mostraron una fase elástica inicial hasta un punto de entrega", luego de lo cual la seda comenzó a deformarse, escribieron los investigadores en el artículo.

Además, mientras que la seda de araña sintética actuaba de manera muy similar a la real, tenía una menor tenacidad y resistencia a la tracción que su contraparte natural, lo que significa que se rompe más fácilmente.

"Una posible forma de aumentar la tenacidad podría ser hacer girar las fibras NT2RepCT con diámetros más cercanos al de la seda de dragal nativa, ya que esto aparentemente tiene un impacto en las propiedades mecánicas de las fibras de seda", escribieron los investigadores.

Publicado originalmente en WordsSideKick.com.


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