Base de datos global de seda de araña para ayudar al desarrollo de biomateriales

¿Qué es más fuerte y resistente que el acero y más flexible que el caucho, peso por peso? Seda de araña, este material increíblemente versátil podría cambiar la ingeniería, la ciencia de los materiales e incluso la medicina, si tan solo pudiéramos descubrir cómo producirlo.

Ahora, un nuevo estudio global que catalogó las propiedades de la telaraña de casi 1100 arañas espera proporcionar una plataforma para diseñar futuros biomateriales que imiten la maravilla de la naturaleza.

El Dr. Shaun Plummers, biólogo ambiental evolutivo de la Facultad de Ciencias Biológicas, Ambientales y de la Tierra de la Universidad de Nueva Gales del Sur, dice que la nueva investigación, publicada recientemente en la revista progreso de la cienciaexaminar composición químicala genética y la forma particular en que cada araña teje sus telas y las distingue frente a las propiedades físicas de la seda.

El equipo de investigadores repartidos por Asia, Oceanía, Europa y Estados Unidos pasó cinco años recolectando arañas de todo el mundo, observándolas, extrayendo seda y secuenciando su transcripción: las moléculas de ARN codificadas para hacer seda. Han agregado un conjunto de datos masivo a la base de conocimiento existente que anteriormente estaba limitada a 52 especies de arañas en 18 familias, con 1,098 especies nuevas de 76 familias.

«Hasta ahora, ha habido una muy buena literatura sobre cómo funciona la seda de araña, y también hemos visto algunos buenos análisis genéticos con algunas versiones de seda completa asignadas a tres o cuatro especies», dice el Dr. Plummers.

«Pero lo que nos falta es una forma de generalizar entre las arañas y ver qué causa realmente ciertas propiedades. ¿Existe un vínculo entre los genes, las proteínas y las estructuras de fibra?

«Al combinar muchas especies y muchos especímenes individuales, es posible implementar algunos modelos complejos utilizando el aprendizaje automático para ayudar a comprender lo que sucede en cada nivel. Además, cómo y por qué obtienes propiedades específicas de algunas sedas que no difieren mucho entre ellas». especies, pero puede variar entre individuos».

Dragalina de seda

Hay siete tipos de seda de araña, uno de los cuales ha capturado la imaginación de los científicos durante décadas por su resistencia, durabilidad y flexibilidad: la seda de arrastre.

«Nos enfocamos en un tipo específico de seda llamada seda de ampolla o seda de línea de arrastre», dice el Dr. Plummers.

«En una telaraña, la seda de la línea de arrastre forma el marco y el radial. También es la seda que usa una araña cuando se cae de la telaraña. Las arañas que no dependen de la telaraña pueden usarla para retraerse o usarla para señalarse entre sí, mientras que las arañas trampa usan algo muy similar».

La razón del interés en la seda graduada, dice, es que en algunas arañas, como las arañas tejedoras de orbes, es muy dura y supera al Kevlar y al acero. Pero además de su dureza, es flexible.

«Así que es duro y gomoso al mismo tiempo, mientras que la mayoría de los otros materiales son uno u otro».

Es esta cualidad la que lo ha hecho tan atractivo como biomaterial simulable en aplicaciones tecnológicas. Los usos sugeridos han incluido un material liviano para usar en chalecos antibalas, materiales de construcción flexibles, botellas biodegradables o como un biomaterial no tóxico en medicina regenerativa que podría usarse como una especie de andamiaje para el crecimiento y reparación de nervios o tejidos dañados.

Pero, ¿qué hace que la seda de araña sea tan diferente de la mayoría de los demás materiales orgánicos e inorgánicos?

Esta es una pregunta que ha intrigado a la humanidad durante cientos de años, dice el Dr. Plummers.

«La seda de araña se compone principalmente de proteínas llamadas espidroínas. Sabemos que arañas Es secretado por una glándula, pero cómo esto contribuye a su dureza y elasticidad, e incluso la forma en que se almacena en la glándula antes de ser secretado, sigue siendo un misterio. Si queremos producirlo, necesitamos entenderlo.

«Hasta entonces, comprender cómo la araña hace esto es un paso, y el siguiente paso es replicar algo similar, posiblemente usando tecnología de microfluidos en el laboratorio».

Aquí es donde una base de datos de 1.100 copias de seda de araña será muy útil para biólogos, científicos de materiales e ingenieros.

“Al igual que el Proyecto del Genoma Humano que les dio a los investigadores la capacidad de identificar mutaciones específicas de secuencias de genes que causan enfermedades específicas, esta base de datos y los análisis de funciones y estructuras que la acompañan les brindan a los biólogos y científicos de materiales la capacidad de derivar directamente causas geneticas para propiedades telarañasDr. Plumer dice.