Científicos chinos han sido los primeros en producir con éxito proteínas de seda de araña de longitud completa, utilizando gusanos de seda genéticamente modificados. Las fibras obtenidas son seis veces más resistentes que las sintéticas de Kevlar, que se utilizan en los chalecos antibalas.
"La producida por el gusano de seda es actualmente la única fibra de seda animal comercializada a gran escala, con técnicas de cría bien establecidas", comentó Mi Junpeng, de la Universidad Donghua, en Shanghai, investigador y autor principal del estudio. "El empleo de gusanos de seda genéticamente modificados para producir fibra de seda de araña permite una comercialización a gran escala y de bajo costo", añadió.
La solución está en los gusanos de seda
Las arañas aplican a sus telas una "capa de piel" antienvejecimiento, a base de glicoproteínas y lípidos, que les permite resistir la humedad y la exposición a la luz solar. En contraste, los intentos anteriores para hilar seda de araña artificial han tenido dificultades para aplicar esa capa superficial. Mi explicó que los gusanos de seda genéticamente modificados ofrecen una solución a este problema, pues ellos recubren sus propias fibras con una capa protectora similar.
El difícil camino para hilar artificialmente seda de araña
El equipo de investigación introdujo genes de la proteína de seda de araña en el ADN de los gusanos de seda para que se expresara en sus glándulas. Para ello, combinaron la tecnología de edición de genes CRISPR-Cas9 con microinyecciones en huevos de gusanos de seda fertilizados.
Mi subrayó que las microinyecciones plantearon "uno de los desafíos más importantes" del estudio, pero se alegró muchísimo cuando al fin vio los ojos de los gusanos de seda brillando en color rojo bajo el microscopio de fluorescencia. Esa era la señal de que la edición genética había sido exitosa. "Bailé y prácticamente corrí a la oficina del profesor Meng Qing [su asesor] para compartir el resultado", rememoró. "Recuerdo esa noche vívidamente, ya que la emoción me mantuvo despierto", subrayó.
Otro desafío consistía en realizar modificaciones de "localización" en las proteínas transgénicas de la seda de araña, para que interactuaran adecuadamente con las proteínas de las glándulas del gusano de seda. Esto aseguraría que la fibra se hilara correctamente. El equipo desarrolló un revolucionario "modelo de estructura básica mínima" con seda de gusano que les permitió lograr los resultados esperados.
La seda obtenida presenta una alta resistencia a la tracción (1.299 MPa) y una dureza excepcional (319 MJ/m 3) que supera en seis veces la del Kevlar. Los resultados del estudio fueron publicados este miércoles en Matter.
Perspectivas de aplicaciones
Los resultados allanan el camino para la comercialización de la seda de araña como sustituto sostenible de fibras sintéticas. Así, podría usarse para crear prendas más cómodas y tipos innovadores de chalecos antibalas, subrayó Mi. De igual modo, podría tener aplicaciones en materiales inteligentes, militares, de tecnología aeroespacial y de ingeniería biomédica.
"La seda de araña es un recurso estratégico que necesita urgentemente exploración", señaló Mi. "El rendimiento mecánico excepcionalmente alto de las fibras producidas en este estudio es muy prometedor en este campo. Este tipo de fibra se puede utilizar como sutura quirúrgica, atendiendo una demanda global que supera los 300 millones de procedimientos al año".