Por primera vez, los científicos han logrado producir fibras de seda de araña de longitud completa utilizando gusanos de seda genéticamente modificados. La alta resistencia y dureza de la seda prometen ser una alternativa escalable, sostenible y mejor a las fibras sintéticas existentes, como el nailon. El primer autor, Mi Junpeng, investigador de la Escuela de Biociencias e Ingeniería Médica de la Universidad de Donghua en China, dijo: "La seda es actualmente la única fibra de seda animal que se comercializa a gran escala y tiene una tecnología de reproducción perfecta. Por lo tanto, el uso de gusanos de seda genéticamente modificados para producir fibra de seda de araña puede lograr una comercialización a gran escala y de bajo costo".
La fibra que utilizan los gusanos de seda para tejer sus capullos se cultiva desde hace miles de años, pero aunque esta fibra es abundante, tiene fama de ser quebradiza. Mientras tanto, las arañas producen una seda envidiablemente resistente, pero cultivarla a gran escala siempre ha estado fuera de su alcance. Los investigadores señalaron que "la naturaleza carnívora de las arañas hace imposible que vivan juntas; de lo contrario, casi todos los individuos lucharán hasta la muerte".
Esta última investigación ofrece lo mejor de ambos mundos, cambiando la forma en que este esquivo material natural se produce de manera sostenible. Los científicos llevan más de una década intentando perfeccionar esta "receta" biónica.
Para diseñar gusanos de seda con sentidos de araña únicos, Mi y sus colegas se centraron en una pequeña proteína de seda de la araña orbital del este de Asia, Araneus ventricosus. Utilizando la tecnología CRISPR-Cas9, la proteína MiSp se insertó en el ADN de los gusanos de seda, reemplazando el gen que codifica la proteína de seda principal de los gusanos de seda.
Los científicos también lograron "focalizar" y activar con éxito genes en el ADN del gusano de seda sin interferir con ningún otro aspecto de la producción natural de seda del gusano de seda.
"El concepto de 'posicionamiento' propuesto en este artículo, así como el modelo estructural mínimo propuesto, es un avance importante con respecto a investigaciones anteriores", dijo Mi. "Creemos que la comercialización a gran escala está a la vuelta de la esquina".
Las fibras resultantes superaron las expectativas de los investigadores y exhibieron una alta resistencia a la tracción (1299 MPa) y tenacidad (319 MJ/m3). No sólo eso, sino que la fibra era mucho más flexible de lo esperado; La proteína MiSp es conocida por producir seda fuerte pero no elástica.
"La seda de araña es un recurso estratégico que necesita un desarrollo urgente. La fibra producida en este estudio tiene propiedades mecánicas extremadamente altas y tiene un gran potencial en este campo. Esta fibra se puede utilizar como suturas quirúrgicas para satisfacer las necesidades de más de 300 millones de cirugías en todo el mundo cada año".
Las nuevas fibras tienen un amplio potencial comercial, incluidos materiales inteligentes para el ejército, tecnología aeroespacial, ingeniería biomédica y prendas de vestir. La seda resultante es seis veces más fuerte que el Kevlar utilizado en los chalecos antibalas.
Los investigadores ahora planean desarrollar gusanos de seda genéticamente modificados que utilicen aminoácidos naturales y modificados para producir fibras de seda de araña. Mi dijo: "La introducción de más de cien aminoácidos diseñados ha aportado un potencial ilimitado a las fibras de seda de araña diseñadas".
La investigación fue publicada en la revista Matter.