Estudia la UAM la utilidad de la seda de araña

Con información de UAM

En el Laboratorio de Biofisicoquímica y Farmacoquímica de la Unidad Cuajimalpa de la Universidad Autónoma Metropolitana (UAM), investigadores y alumnos estudian la seda generada por tarántulas con miras a utilizarla en la producción de materiales de aplicación en el área médica,sobre todo.

El proyecto Diseño en silico y síntesis de péptidos basados en secuencias de proteínas de araña para la producción y formulación de biomateriales, coordinado por el doctor Gerardo Pérez Hernández, es el único que aborda esta temática en el país.

El grupo científico indaga las secuencias de las espidroínas –monómeros de proteínas que forman las sedas y las telarañas de estas especies–, mediante métodos computacionales para entender los factores de su comportamiento.

De acuerdo con el especialista, el conocimiento sobre la estructura, la función y las propiedades de estos materiales naturales abre un espacio de oportunidad para explorar su uso en la farmacología, la medicina, la biomecánica y la biotecnología, entre otras aplicaciones tecnológicas.

El interés es identificar cómo las proteínas se organizan para formar la seda y cómo pueden manipularse en laboratorio para producir otros componentes de utilidad en campos diversos, por lo que el trabajo está centrado en establecer los bloques de construcción de las sustancias químicas que llevan a crear la fibra natural y determinar luego cómo emplearla para obtener un objeto diferente.

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Foto: UAM

La telaraña está constituida por hasta siete tipos de hilo, cada uno de ellos formado por espidroínas con características distintas codificadas por un tipo de gen y requieren ser generadas en una glándula específica.

De acuerdo con los expertos, un arácnido podría tener hasta siete glándulas productoras de hilo y cada una de ellas elaborar una fibra con propiedades mecánicas, según el uso biológico presente, la cual depende de la secuencia de aminoácidos de la espidroína, por lo que las facultades mecánicas y fisicoquímicas para cada monómero deben ser variadas.

El desafío está en registrar el comportamiento de esas proteínas en el ambiente fisicoquímico en el que estén. La combinación de su contenido de sal y el ph origina que las proteínas de las sedas de araña no sean semejantes al comportamiento estructural de otras sustancias químicas conocidas.

Aunque, los hilos de telaraña ya han empezado a usarse como biomateriales en la biomedicina, su producción masiva no es eficiente debido a que las arañas con una alta producción presentan una conducta de canibalismo, lo que dificulta mantenerlas en cautiverio, además de que son las hembras las que elaboran filamentos de mejor calidad.

Otros laboratorios científicos han mostrado que si la seda es manipulada pueden lograrse películas transparentes, fibras y esponjas con utilidad en áreas diversas.

En medicina se han obtenido láminas transparentes para su uso en la curación de heridas y como soportes en la inmovilización de enzimas, hidrogeles y esponjas porosas empleadas como sostén de tejidos, ya que forman materiales viscoelásticos con rigidez y fuerza que son importantes en aplicaciones tecnológicas.

Estas estructuras pueden funcionar como apoyos de células al permitir el transporte de nutrimentos y desperdicios metabólicos, lo cual ayuda al desarrollo de tejidos y en cirugías oculares.

Otro utilidad está en el desarrollo de tejidos, pues la creación de un soporte de origen biológico a partir de la seda de araña más nutriente favorecería el crecimiento de las células con las características deseadas para, por ejemplo, injerto de tejido o cartílago.

En la electrónica es posible incorporar moléculas denominadas fotoreceptoras porque replican emisiones de luz, a la manera de “un switch molecular que enciende y apaga a respuesta de la luz”, lo que resultaría interesante por la expectativa de incorporar un componente biológico a los teléfonos celulares para hacerlos más sustentables.

En el laboratorio de la UAM se investiga cómo funcionan los bloques de construcción en las proteínas que forman la seda de las arañas y han desarrollado algunos algoritmos de análisis computacional para estudiar si se pueden hacer diseños de nuevos materiales.

Han estudiado su resistencia térmica. Los científicos han logrado además sintetizar químicamente segmentos o péptidos basados en una secuencia de aminoácidos de telaraña con capacidad de unir metales.

El siguiente paso es tener el apoyo del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt) para contar con un sintetizador de péptidos automático asistido por microondas para producir más moléculas de ese tipo.

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