Investigadores de la Universidad Northwestern han hecho un descubrimiento significativo sobre la resistencia del hilo de araña, que podría tener aplicaciones en diversos campos, desde suturas biodegradables hasta armaduras a prueba de explosiones. Según un estudio publicado en Science Advances, el proceso de estiramiento durante la producción de la seda es crucial para aumentar la resistencia de estas fibras, alineando las cadenas de proteínas y fortaleciendo los enlaces entre ellas.
Cuando las arañas hilan sus telarañas, utilizan sus patas traseras para tirar de los hilos de seda que salen de sus glándulas. Este movimiento no solo permite liberar la seda, sino que también es fundamental para fortalecer las fibras, convirtiendo una sustancia que es inicialmente débil en un material extremadamente resistente.
La ciencia detrás del estiramiento
El equipo de investigación llevó a cabo simulaciones computacionales para comprender cómo el estiramiento afecta la disposición de las proteínas en las fibras. Estas simulaciones revelaron que el estiramiento provoca que las proteínas se alineen, lo que incrementa la resistencia del hilo. Además, se observó que el estiramiento aumenta el número de enlaces de hidrógeno entre las cadenas de proteínas, contribuyendo así a la fortaleza, durabilidad y elasticidad del material.
Los investigadores validaron sus hallazgos mediante técnicas de espectroscopía y pruebas de tracción en hilos de seda artificial. Los resultados experimentales coincidieron con las predicciones obtenidas de las simulaciones. «Si no se estira el material, se obtienen glóbulos esféricos de proteínas», explica Jacob Graham, autor principal del estudio. «El estiramiento convierte estos glóbulos en una red interconectada, lo que permite que las proteínas se apilen entre sí y aumenten la resistencia del hilo».
Este avance es especialmente relevante dado que la seda de araña es más fuerte que el acero y más resistente que el Kevlar, además de ser biodegradable. Esta característica la convierte en un material ideal para aplicaciones médicas, como suturas y geles adhesivos para el cierre de heridas, que se degradan de manera natural en el cuerpo.
Fuzhong Zhang, coautor del estudio y profesor en la Universidad de Washington en St. Louis, ha estado trabajando en la ingeniería de microorganismos para producir materiales similares a la seda de araña durante varios años. Mediante la extrusión de proteínas de seda artificial y su posterior estiramiento, el equipo ha conseguido desarrollar fibras que imitan las características del hilo de las arañas orb web doradas, conocidas por su notable resistencia.
La investigación en este ámbito no solo resalta el potencial de la seda de araña como un material innovador, sino que también plantea un cambio de paradigma en la forma en que concebimos los materiales biodegradables en comparación con los plásticos derivados del petróleo. La capacidad de crear productos más sostenibles y menos perjudiciales para el medio ambiente es un objetivo que debería ser prioritario en la agenda científica y empresarial actual.
