Gusanos de seda modificados genéticamente crean un material 6 veces más resistente que los chalecos antibalas
Científicos chinos utilizaron herramientas de edición genética CRISPR para inducir al humilde gusano de seda a fabricar seda de araña, un material más resistente que el Kevlar.
Existe una gran demanda de materiales ligeros con una resistencia y dureza excepcionales. La seda de araña, un material sostenible, satisface estos criterios. Aun así, su comercialización es difícil debido al desconocimiento científico del mecanismo de hilado, la complejidad tecnológica del proceso y las barreras de ingeniería para la fabricación masiva a bajo coste.
La capa superficial de lípidos y glicoproteínas utilizada en sus telas como "capa de piel" antienvejecimiento ha sido difícil de aplicar a la seda de araña artificial mediante los procedimientos descritos anteriormente.
Los gusanos de seda modificados genéticamente ofrecen una solución a este problema. Científicos chinos han sintetizado seda de araña a partir de gusanos de seda modificados genéticamente, produciendo fibras seis veces más resistentes que el Kevlar utilizado en los chalecos antibalas. Se trata del primer estudio que logra producir proteínas de seda de araña de longitud completa a partir de gusanos de seda.
Junpeng Mi, doctorando de la Facultad de Ciencias Biológicas e Ingeniería Médica de la Universidad de Donghua y primer autor del estudio, afirma: "La seda de gusano de seda es actualmente la única fibra de seda animal comercializada a gran escala, con técnicas de cría bien establecidas. Por consiguiente, emplear gusanos de seda modificados genéticamente para producir fibra de seda de araña permite una comercialización a gran escala y de bajo coste".
En este estudio, los científicos también inventaron una técnica para fabricar una alternativa ecológica a las fibras sintéticas comerciales como el nailon.
Imagen de seda de bobina forzada. Crédito: Junpeng Mi
Para tejer seda de araña a partir de gusanos de seda, los científicos expusieron genes de la proteína de la seda de araña en el ADN de los gusanos de seda para que se expresara en sus glándulas mediante una combinación de la tecnología de edición de genes CRISPR-Cas9 y cientos de miles de microinyecciones en huevos de gusanos de seda fertilizados.
Mi afirmó: "Las microinyecciones plantearon "uno de los retos más importantes" del estudio, pero cuando vi los ojos de los gusanos de seda brillar en rojo bajo el microscopio de fluorescencia -señal de que la edición genética había tenido éxito- me alegré muchísimo."
"Bailé y corrí al despacho del profesor Meng Qing para compartir este resultado. Recuerdo esa noche vívidamente, ya que la emoción no me dejaba dormir".
Para que las proteínas transgénicas de la seda de araña se conectaran correctamente con las proteínas de las glándulas del gusano de seda y garantizar que la fibra se hilara correctamente, los científicos también tuvieron que llevar a cabo modificaciones de "localización" en ellas. El grupo creó un "modelo de estructura básica mínima" de la seda del gusano de seda para guiar los cambios.
Mi afirmó: "Este concepto de 'localización', introducido en esta tesis, junto con el modelo estructural mínimo propuesto, representa un cambio significativo respecto a investigaciones anteriores. Confiamos en que la comercialización a gran escala esté en el horizonte".
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Fuentes, créditos y referencias:
Qing Meng, High-strength and ultra-tough whole spider silk fibers spun from transgenic silkworms, Matter (2023). DOI: 10.1016/j.matt.2023.08.013. www.cell.com/matter/fulltext/S2590-2385(23)00421-6
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