Investigadores hacen que la seda del gusano sea más fuerte que la de una araña

Las arañas suelen producir los hilos más fuertes de todos los animales productores de seda.

Por Rahul Rao | Publicado el 6 de octubre de 2022 a las 14:00 EDT

La seda es una tela fabulosa, pero también es un material que puede hacer mucho más. En el mejor de los casos, la seda puede resistir incluso mejor que el acero cuando tiras de ella. Si puede obtener suficiente seda de alta calidad, podría pensar en fabricar sensores corporales de seda y armaduras corporales de seda.

Pero ahí está el problema. Obtener suficiente seda es difícil.

Las arañas hacen la seda más fuerte que conocemos. Desafortunadamente, la seda de araña es difícil de conseguir, ciertamente es muy difícil obtener suficiente para la mayoría de los usos, a menos que encuentre una alternativa que aún no existe. Pero los científicos ahora pueden haber hecho exactamente eso, en un artículo publicado en la revista Matter el jueves, al modificar la seda del gusano de seda, más débil pero mucho más común, para que tenga propiedades incluso más fuertes que la seda de araña.

"Esperamos que este trabajo abra una vía prometedora para producir sedas artificiales rentables de alto rendimiento", dice en un comunicado de prensa Zhi Lin, bioquímico de la Universidad de Tianjin en el norte de China y uno de los autores del artículo. La polilla de seda, Bombyx mori, es, con mucho, nuestra fuente más prolífica de seda. Los seres humanos en lo que ahora es China parecen haber domesticado los gusanos de seda hace unos 6.000 años, y lo que tejían con las fibras de los animales sería reconocido en todo el mundo como un artículo de lujo. La seda dio su nombre a la Ruta de la Seda, una red de rutas comerciales que conectó pueblos y culturas a lo largo de la antigua Eurasia durante siglos. Silk incluso estuvo involucrado en el primer caso registrado de espionaje industrial, cuando dos monjes bizantinos supuestamente contrabandearon gusanos de seda hacia el oeste a lo largo de la Ruta de la Seda escondiéndolos en cañas ahuecadas.

Pero incluso en tiempos premodernos, sabíamos que los gusanos de seda no necesariamente producen la mejor seda. Los gusanos crean su seda para formar capullos. En general, eso es excelente para tejer textiles, pero para obtener realmente esas propiedades resistentes, no es suficiente. (Los gusanos de seda tampoco aprovechan mucho: solo una libra de seda requiere cientos de gusanos de seda, y recolectarla a menudo es fatal para los gusanos).

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Hay toda una colección de animales que pueden hacer seda (carpa, mejillones, muchos insectos y mucho más), pero la seda más fuerte proviene de las arañas. Una araña puede hacer varios tipos diferentes de seda, dependiendo de la tarea en cuestión: un tipo para hacer sacos de huevos, por ejemplo, y otro para asegurar presas.

La más fuerte de todas se llama seda de arrastre, que las arañas tejen para las líneas más importantes de sus telas. También es la seda de la que cuelgan las arañas. En el mejor de los casos, la seda de dragalina puede igualar al acero de alta calidad en resistencia a la tracción: cuánto aguanta un material cuando se tira o se estira.

Si se pregunta por qué los ingenieros aún no fabrican cables de puente con seda de araña, hay un gran problema. Simplemente no hay mucha seda de araña para todos. "Siempre tenemos que luchar para obtener más", dice Hannes Schniepp, científico de materiales del College of William & Mary en Virginia que no formó parte del nuevo artículo, y cuyo laboratorio estudia la seda con forma de cinta del araña reclusa parda venenosa.

Hace más de una década, los fabricantes de textiles usaron la seda de más de un millón de arañas para tejer una sola tela de 11 pies por 4 pies. Conseguir un millón de arañas no es poca cosa, especialmente porque es muy difícil domesticarlas: son demasiado territoriales y agresivas.

Puede haber formas de hacer seda sin animales, pero los científicos aún tienen que perfeccionar alguna de ellas. Algunas nuevas empresas ahora están probando suerte (o, tal vez, su hilera), pero a pesar de las audaces promesas de abundante seda de araña, sus productos no coinciden con todas las impresionantes propiedades del artículo orgánico.

Los científicos han probado una serie de trucos para igualar lo que pueden hacer las arañas. Una idea muy del siglo XXI consiste en insertar ADN de araña en gusanos de seda. Recientemente, con ese fin, científicos de varias instituciones chinas unieron fuerzas para mapear el genoma de Bombyx mori. Pero aún no ha dado lugar a seda artificial efectiva.

Los científicos detrás de este último artículo adoptaron un enfoque diferente: hilar la seda de los gusanos como lo haría una araña.

La seda del gusano de seda generalmente consiste en fibras de proteína envueltas en una sustancia similar al pegamento. Ese pegamento ayuda a que las fibras de seda se peguen entre sí en capullos, pero es un impedimento para hilarlas. Así que tenía que irse. Los investigadores lo hicieron bañando las fibras en un ácido llamado HFIP, una sustancia que los químicos orgánicos suelen utilizar para disolver proteínas.

El proceso inyectaba las fibras resultantes en otro baño, este lleno de iones de zinc y hierro que se unían a la seda y la fortalecían. Dentro de ese baño, los investigadores usaron una máquina hecha a la medida para hacer girar los hilos, estirando cada uno hasta tres veces su longitud original.

Después de secar los hilos, los investigadores se quedaron con una seda que no solo igualaba la resistencia a la tracción de la seda de arrastre de araña. Fue más allá. En las pruebas, descubrieron que la seda que acababan de crear, idéntica en apariencia a la seda de la dragalina de araña, era un 70 por ciento más fuerte. También era más del doble de fuerte que la seda natural de un gusano de seda, despojada de su pegamento.

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"Nuestro hallazgo revierte la percepción anterior de que la seda del gusano de seda no puede competir con la seda de araña en el rendimiento mecánico", dice Lin.

El proceso, según Schniepp, no es del todo nuevo. Los científicos de la seda han estado experimentando con formas de refinar las propiedades de la seda del gusano de seda. Pero nunca han podido crear "una seda de gusano de seda que supere a la seda de araña, eso definitivamente no es algo que esperaba que fuera, en cierto modo, tan fácil", dice Schniepp.

Este enfoque no resolverá todos los problemas detrás de la producción de seda a granel. Aún necesitaría obtener su seda de los gusanos de seda, en lugar de cultivar proteínas en un laboratorio, como buscan algunos intentos. HFIP, además, no es realmente adecuado para la producción en masa; es caro y bastante tóxico.

Pero los científicos dicen que este experimento podría, en última instancia, ser un hilo conductor a seguir por los investigadores.

Rahul Rao es ex becario y escritor científico colaborador de Popular Science desde principios de 2021. Cubre la física, el espacio, la tecnología y sus intersecciones entre sí y todo lo demás. Contacta con el autor aquí.