Los científicos de ASU celebran su reciente éxito en el camino hacia la comprensión de lo que hace que la fibra que hace girar las arañas, peso por peso, sea al menos cinco veces más fuerte que el acero.
Uno de los misterios fundamentales de la seda de araña que ha limitado la capacidad de los científicos para producir sedas artificiales de la calidad de las sedas naturales acaba de ser explicado por investigadores de la Facultad de Ciencias Moleculares de ASU en colaboración con un equipo de la Universidad Estatal de San Diego y NorthwesternUniversidad.
Sus resultados, publicados en línea hoy en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias PNAS se titula "Nanopartículas micelares jerárquicas de espidroína como precursores fundamentales de las sedas de araña".
"La seda de araña tiene una combinación única de resistencia mecánica y elasticidad que la convierten en uno de los materiales más resistentes que conocemos", dice Jeff Yarger, profesor de la Facultad de Ciencias Moleculares de la Facultad de Artes y Ciencias Liberales.
La seda de araña es un polímero biológico excepcional, relacionado con el colágeno el material de la piel y los huesos pero mucho más complejo en su estructura. El equipo de químicos de la ASU está estudiando su estructura molecular en un esfuerzo por producir materiales que van desde usos civilese ingeniería mecánica para tendones artificiales, pero biocompatibles.
"Todos están familiarizados con la seda, porque están familiarizados con la seda del gusano de seda. El comercio de la seda ha existido durante mucho tiempo. Pero la seda de araña tiene una variedad mucho mayor en sus propiedades", explica Yarger.
Desafortunadamente, las arañas no producen seda en grandes cantidades ". Puedes poner muchos gusanos de seda en un área pequeña y modificarlos genéticamente para que pasen del estado larvario a una polilla en 20-30 días. Las arañas tardan más. Pero vamosllegar al quid de la cuestión: las arañas no se quieren. Se comen ", afirma Yarger. Esto, por supuesto, elimina la posibilidad de cultivarlas en masa.
Los científicos han ideado formas ingeniosas de solucionar este problema. Han manipulado genéticamente gusanos de seda, E. coli e incluso cabras para producir seda de araña. Desafortunadamente, aunque estos organismos producen las mismas proteínas que producen las arañas, notienen las mismas propiedades mecánicas que el producto natural. No son tan fuertes, por ejemplo, ni tan flexibles.
Aquí es donde entra la investigación actual: el profesor Yarger se unió a Dian Xu, Samrat Amin y Brian Cherry, todos también de ASU, profesor asociado de química de la Universidad Estatal de San Diego, Gregory Holland, y profesor de química de NorthwesternUniversidad, Nathan Gianneschi.
"En cuestión de milisegundos, una araña puede tomar una solución de proteína concentrada almacenada en su abdomen y extraer este material rápidamente a través de conductos y hileras para producir fibras de seda", entusiasma Yarger.
"Entender a nivel molecular cómo las arañas realizan este complejo proceso y reproducirlo en el laboratorio es el objetivo principal de investigación dentro de nuestro grupo".
El equipo empleó un conjunto de herramientas de resonancia magnética: RMN o IRM en ASU y San Diego State, así como microscopía electrónica de transmisión criogénica en la Universidad de Northwestern. Estudiaron la solución precursora de la seda dragline de la Viuda Negra local o LatrodectusHesperus arañas.
"Ahora estamos un paso más cerca de una comprensión molecular de este proceso", explica Yarger. Hemos descubierto una estructura jerárquica de nanopartículas micelares basada en la organización molecular de las proteínas almacenadas en el abdomen de las arañas. Esto nos ha llevado a laprimer modelo a nivel molecular de la formación de fibra de proteína de seda de araña y, con suerte, un paso más cerca de la producción en laboratorio de fibra de proteína de seda de araña ".
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Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Arizona . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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