Descubrimiento clave: de cómo la seda de araña supera al acero en resistencia y flexibilidad
Un equipo internacional de científicos ha desvelado el secreto molecular que confiere a la seda de araña una fuerza asombrosa y una flexibilidad sin igual. Este hallazgo pionero no solo podría impulsar el diseño de materiales biodegradables y de alto rendimiento para aplicaciones en aviación, tecnología médica y robótica suave, sino que además ofrece nuevas perspectivas para entender enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer.
La maravilla de la seda de araña: fuerza superior y adaptabilidad
La seda dragline de araña está reconocida por ser más fuerte que el acero y más resistente que el Kevlar en proporción a su peso. Es crucial para la araña tanto para construir su telaraña como para desplazarse suspendida de ella. Estos atributos únicos se generan dentro de las glándulas de seda, donde las proteínas se almacenan en forma de un líquido denso conocido como silk dope. Cuando es preciso, el líquido se transforma en fibras sólidas con propiedades mecánicas excepcionales.
La interacción molecular que lo hace posible
Utilizando simulaciones avanzadas de dinámica molecular, modelado estructural con AlphaFold3 y espectroscopia de resonancia magnética nuclear, los investigadores identificaron que dos aminoácidos, arginina y tirosina, interactúan formando enlaces tipo catión–π. Estas interacciones funcionan como ‘adhesivos’ moleculares, permitiendo que las proteínas de la seda se agrupen y mantengan cohesionadas durante el proceso de solidificación, formando una nanostructura compleja que confiere resistencia y flexibilidad.
Chris Lorenz, profesor de ciencia de materiales computacionales del King’s College London, destaca que este mecanismo explica a nivel atómico cómo proteínas desordenadas pueden organizarse para crear estructuras altamente ordenadas y de alto rendimiento, con múltiples posibles aplicaciones entre las que se incluyen ropa protectora ligera, componentes para aviones e implantes biodegradables.
Implicaciones para la investigación médica y la neurociencia
Gregory Holland, profesor de química física y analítica en San Diego State University, resalta que este mecanismo molecular, además de ser innovador para la ciencia de materiales, tiene similitudes con procesos biológicos involucrados en la señalización de neurotransmisores y hormonas. Por ello, el estudio también puede aportar al entendimiento de la formación de estructuras ricas en láminas β que se observan en enfermedades neurodegenerativas, especialmente en el Alzheimer.
El modelado de esta fase de separación y ensamblado proteico en el sistema biológicamente optimizado de la seda permite a los científicos tener un marco limpio para investigar cómo controlar estos procesos en patologías cerebrales.
Aplicaciones futuras y materiales inspirados en la naturaleza
Este descubrimiento abre la puerta al desarrollo de nuevos materiales inspirados en la seda de araña, con alto potencial para tecnologías ecológicas y de alto desempeño. Desde ropa ligera que protege mejor, hasta dispositivos médicos biodegradables y tejidos para robótica blanda, las posibilidades son enormes.
Para quienes deseen profundizar sobre materiales resistentes desarrollados a partir de la biología, recomendamos la lectura del artículo sobre el aluminio 3D cinco veces más fuerte creado por el MIT, que ejemplifica avances complementarios en ingeniería de materiales.
Fuentes y referencias
Este estudio fue publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences y llevado a cabo por investigadores del King’s College London y la Universidad Estatal de San Diego. Para más detalles técnicos puede consultarse el artículo original en DOI: 10.1073/pnas.2523198122.
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