Los investigadores están a punto de sintetizar una de las sustancias más resistentes de la naturaleza

 

 

Por su excepcional dureza, flexibilidad y biocompatibilidad, la seda de araña es uno de los materiales más sorprendentes de la naturaleza. Actualmente, los investigadores están muy cerca de hacer posible la producción en serie de seda de araña sintética.

En un laboratorio de la Facultad de Medicina de Hannover (Alemania), los científicos estudian la manera de usar la seda de araña para curar heridas y reparar nervios y tendones rotos. Recientemente han conseguido rellenar con seda de araña un defecto de 6 cm en el nervio tibial de un animal grande. Los nervios se regeneraron en apenas diez meses.

«La seda de araña es más resistente que el nailon, pero también presenta una inmunogenicidad baja y tiene un efecto notable sobre el proceso de curación», explica Kerstin Reimers, profesor de biología del Departamento de Cirugía Plástica, Reconstructiva y de Manos de la Facultad de Medicina de Hannover.Más fuerte que el acero y el Kevlar, y más elástica que el caucho, la seda de araña es uno de los materiales que despiertan mayor interés entre los investigadores. Se ha probado para usos médicos y militares, así como en cables industriales de alta resistencia, películas ultradelgadas y revestimientos.

APLICACIONES ILIMITADAS

«Existen numerosos tipos de seda de araña, y muchos de ellos son fuertes, elásticos y duraderos», sostiene Cheryl Hayashi, profesora de biología de la Universidad de California en Riverside (Estados Unidos), que lleva más de dos décadas estudiando la genética de la tela de araña. «La combinación de estos atributos dota a este material de una resistencia sorprendente, sobre todo teniendo en cuenta que prácticamente no pesa nada.»

El mayor obstáculo es producir el material en volúmenes suficientes ya que, a diferencia de los gusanos de seda, las arañas son caníbales y no pueden ser criadas en colonias, siendo baja su producción de seda. Por ejemplo, se necesitaron ocho años y más de un millón de arañas Golden Orb de Madagascar para producir suficiente seda para tejer un chal de dos metros, exhibido en el Victoria and Albert Museum de Londres en 2012. Los científicos han estado explorando maneras de producir seda de araña sintética para no necesitar arañas reales.

 

 

AVANCE EN GENÉTICA

Randy Lewis, que en 2011 se incorporó al Synthetic Bioproducts Center de la Utah State University (EE. UU.), es pionero en el estudio de la producción de seda de araña sintética, al haber aislado el gen que produce las proteínas de la seda de araña. Cuando era profesor de biología molecular en la Universidad de Wyoming (EE. UU.), Lewis transfirió el gen a otros organismos, como las cabras transgénicas que producen las proteínas de la seda de araña en su leche. Al extraerlas de la leche y centrifugarlas, estas proteínas producen una fibra que tiene algunas propiedades de la seda de araña natural.

 

«LA SEDA DE ARAÑA ES MÁS RESISTENTE QUE EL NAILON, PERO TAMBIÉN PRESENTA

UNA INMUNOGENICIDAD BAJA Y TIENE UN EFECTO NOTABLE SOBRE EL PROCESO DE

CURACIÓN.»

KERSTIN REIMERS

PROFESORA DE BIOLOGÍA DE LA UNIVERSIDAD DE CALIFORNIA, EN RIVERSIDE

 

Lewis y su equipo también están explorando métodos para producir proteínas de seda de araña a partir de bacterias. En 2014 han logrado dos avances importantes. «En primer lugar, hemos logrado multiplicar de cuatro a seis veces la cantidad de bacterias que podemos producir en un tanque de fermentación», explica Lewis. «En segundo lugar, hemos sido capaces de cuadruplicar la cantidad de proteína que produce cada bacteria. En consecuencia, nuestra capacidad de producción es como mínimo diez veces mayor.»

SEDA DE BACTERIAS FERMENTADAS

Spiber, una empresa creada por miembros de la Universidad de Keio, en Japón, ha desarrollado Qmonos, un material creado a partir de fibroína sintética, una clase de proteínas que forman las sedas naturales. Creado a partir de un proceso de fermentación microbiana, Qmonos se puede fabricar en forma de fibras, películas, geles, esponjas y polvos.

Actualmente, se está desarrollando para aplicarlo en diversas industrias, como la automotriz, la aeroespacial y la sanitaria.

«Hasta la fecha, Spiber ha diseñado y sintetizado más de 400 variantes de Qmonos», señala Kenji Higashi, director de marketing de la empresa. «En 2013, pusimos en marcha la primera planta de producción de prototipos para ajustar nuestro proceso de producción, y esperamos que los primeros productos industriales de Qmonos lleguen al mercado mundial en los próximos años.»

 

«LA COMBINACIÓN DE ESTOS ATRIBUTOS DOTA A LA SEDA DE ARAÑA DE UNA

RESISTENCIA SORPRENDENTE, SOBRE TODO TENIENDO EN CUENTA QUE

PRÁCTICAMENTE NO PESA NADA.»

Cheryl Hayashi

Professor of biology, University of California, Riverside

 

Al mismo tiempo, la empresa alemana AMSilk ha realizado pruebas preclínicas del revestimiento patentado de sus implantes de silicona, hecho a base de proteínas recombinantes de seda de  araña. En marzo de 2013, la empresa anunció que había desarrollado un proceso para producir fibras de seda de araña a escala industrial. Desde noviembre de 2013, AMSilk vende sus proteínas de seda de araña a la industria de los cosméticos.

«De las muchas aplicaciones de la seda de araña, el hilado de una fibra comercial viable siempre ha sido técnicamente lo más difícil de conseguir», sostiene Lin Römer, directora general y jefa de desarrollo científico y técnico de AMSilk. «Con el actual proceso, hemos demostrado que la fibra de la seda de araña es comercialmente viable.»

 

TEJIDOS INNOVADORES

Otra empresa pionera en la investigación de la seda de araña es Kraig Biocraft Laboratories, de Lansing (Michigan, EE. UU.). Sus gusanos de seda transgénicos producen una serie de proteínas de seda de araña y las ensamblan para formar fibras sólidas.

«Otros han podido producir sintéticamente las proteínas de seda de araña, pero no han resuelto el problema de la producción a gran escala de estas fibras de proteínas», afirma Kim Thompson, fundador y consejero delegado de Kraig Biocraft Laboratories. «Era lógico utilizar gusanos de seda para producir seda de araña, ya que son una plataforma comercialmente viable para la producción de seda.»

En colaboración con el Dr. Malcolm Fraser, profesor de biología molecular y genética en la Universidad de Notre Dame, en Indiana (EE. UU.), Thompson creó sus gusanos productores de seda de araña a través de una técnica de splicing de genes. En 2010, incubó el primer lote de gusanos de seda «Monster Silk», que producen seda híbrida de araña-gusano.

«Desde que pusimos en marcha nuestro programa comercial en octubre de 2013 ya hemos conseguido duplicar la producción de seda», revela Thompson. «Nuestro objetivo a corto plazo es entrar en el sector textil. La seda natural cuesta alrededor de 100 dólares el kilo, y yo tengo una seda extraordinaria que puedo producir por el mismo precio.»

¿MEJOR QUE LA NATURAL?

Hasta la fecha, nadie ha logrado fabricar una seda sintética con todas las propiedades de la seda de araña natural, pero los resultados son prometedores. «Por ahora, nuestras mejores fibras son equivalentes al Kevlar, pero la mitad de buenas que la seda de araña natural», confiesa Lewis, de la universidad de Utah. Spiber también es optimista. «Algunas de nuestras variantes de Qmonos son más fuertes que la seda de araña natural», explica Higashi.

Thompson asegura que Kraig Biocraft está muy cerca de producir seda de araña sintética con propiedades iguales o mejores que la seda natural. «Hemos llegado a un punto en que, en teoría, se puede tomar una secuencia genética e insertar una proteína diferente para añadir una nueva propiedad a la seda», afirma. «Todo lo que hacemos está inspirado en la naturaleza, pero esta no es la que marca el límite.» ◆