Investigadores japoneses desarrollaron un dispositivo capaz de hilar un tipo de seda de araña artificial que se asemeja mucho a la que las arañas producen naturalmente y que, además, cuenta con características biodegradables y biocompatibles, según un estudio publicado en la revista Nature Communications.

La investigación, dirigida por Keiji Numata en el Centro Riken para la Ciencia de Recursos Sostenibles en Japón, junto con colegas del Grupo de Investigación Pionera de Riken, logró crear una glándula artificial que recrea la compleja estructura molecular de la seda e imita los diversos cambios químicos y físicos que ocurren naturalmente en la seda de araña.

Famosa por su resistencia, flexibilidad y peso ligero, la seda de araña tiene una resistencia a la tracción comparable a la del acero del mismo diámetro y una relación resistencia-peso incomparable, consignó la agencia Europa Press. También se destaca su biocompatibilidad, lo que significa que puede usarse en aplicaciones médicas, además de ser biodegradable. Sin embargo, la recolección a gran escala de seda de arañas resulta poco práctica.

Imitar a la araña

La seda de araña es una fibra de biopolímero hecha de proteínas grandes con secuencias altamente repetitivas, llamadas espidroínas. Dentro de estas fibras, se encuentran subestructuras moleculares llamadas láminas beta, que deben estar alineadas correctamente para que las fibras de seda tengan sus propiedades mecánicas únicas.

En lugar de intentar idear el proceso desde cero, los científicos de Riken adoptaron un enfoque biomimético."Intentamos imitar la producción natural de seda de araña utilizando microfluidos, que implica el flujo y la manipulación de pequeñas cantidades de fluidos a través de canales estrechos", indicó Numata.

"De hecho, se podría decir que la glándula de seda de la araña funciona como una especie de dispositivo de microfluidos naturales", agregó.

El dispositivo desarrollado por los investigadores parece una pequeña caja rectangular con pequeños canales ranurados en ella, en el que se coloca la solución precursora de espidroína en un extremo y luego se tira hacia el otro extremo mediante presión negativa. A medida que las espidroínas fluyen a través de los canales de microfluidos, están expuestas a cambios precisos en el entorno químico y físico, que son posibles gracias al diseño del sistema de microfluidos.

En las condiciones adecuadas, las proteínas se autoensamblan para formar fibras de seda con su característica estructura compleja. De esta forma, los investigadores experimentaron para encontrar estas condiciones correctas y finalmente pudieron optimizar las interacciones entre las diferentes regiones del sistema de microfluidos.

A la vez, se estima que la capacidad de producir fibras de seda artificialmente mediante este método podría proporcionar diversos beneficios, como reducir el impacto negativo que la fabricación textil actual tiene en el medio ambiente. Finalmente, la naturaleza biodegradable y biocompatible de la seda de araña también la hace ideal para aplicaciones biomédicas, como suturas y ligamentos artificiales.