Para muchas personas, las telas de araña son una molestia, algo que debe ser derribado y eliminado fuera del camino. Son recuerdos que no se ha limpiado recientemente. Para Jeffery Yarger, telas de araña, y más concretamente la seda de araña que conforma las webs, son estructuras de gran belleza, sobre todo cuando nos fijamos en ellos en el nivel microscópico.
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| Naphila clavipes |
Estructuralmente, la seda de araña es cinco veces más fuerte que el acero y dos veces más fuerte que el Kevlar. En base al peso por unidad, es una de las fibras más duras de romper, dice Yarger, profesor en el Departamento de Química y Bioquímica de la Universidad Estatal de Arizona.
Debido a estas propiedades, hay gran interés en la imitación de la araña y la fabricación de seda a gran escala. Cualquier cosa de procesos más ecológicos para la fabricación de materiales probados como el Kevlar a la búsqueda de un material de posible que se puede utilizar en los tendones de recambio, se está considerando la seda de araña.
El problema es que los seres humanos no hacen la seda, así como las arañas hacen, y las arañas no hacen el material en cantidades suficientes para uso humano.
"Hace diez años todo el mundo pensaba que el problema era que no podíamos hacer un montón de la seda de araña," dice Yarger. Así que una buena cantidad de esfuerzo se puso en teniendo la secuencia del gen recién decodificada de la seda de araña y codificación en otros animales o bacterias para producir la seda. Ese esfuerzo llevó a los gusanos de seda transgénicos que producen la seda de araña, cabras transgénicas que producen seda de araña en su leche, incluso una empresa canadiense comenzó a hacer la seda sintética a granel.
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| Foto publicada en destejiendoelmundo,com |
"Pero la seda producida en masa no tenía casi las mismas propiedades de la seda de araña", explica Yarger. "La seda tenía la misma secuencia primaria de aminoácidos exacta como la seda de araña, pero no eran de plegado en las mismas estructuras. No forman en estructuras con plantilla tridimensionales. Las cosas que hicieron no fue ni de lejos a la seda natural ".
Jeffery Yarger
Así Yarger y su grupo en ASU se dispuso a averiguar por qué. La experiencia de Yarger es determinar a nivel molecular la caracterización dinámica estructural de materiales. Con el fin de entender los materiales que estaba a punto de estudiar, tenía que entender las arañas.
Las arañas producen una gama de diferentes sedas.
"Una sola orbe tejer araña o mazorca tejer araña, como una viuda negro, produce seis tipos diferentes de seda", dice Yarger. Tome una web clásico con un punto en el centro, con rayos saliendo de centro y una espiral que gira alrededor de los radios.
"Los rayos son un biopolímero completamente diferente de la espiral", dice. "Ellos tienen completamente diferentes secuencias de aminoácidos, lo único que tienen que es similar es que ambos están hechos de proteínas. ¿Cómo las proteínas de plegado, lo que sus propiedades son, por ejemplo, la que es la espiral es muy elástica (la elasticidad de una banda de goma), el uno de los radios están realizados son de una resistencia a la tracción muy elevada. En general, utilizan tres y cincuenta y siete sedas para hacer de su web ".
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| Foto publicada en lavanguardia.com |
En su último trabajo, el grupo de Yarger utiliza una técnica de espectroscopia de Brillouin modificado para obtener una amplia variedad de propiedades elásticas de la seda de varias telas de araña intactas. Se estudiaron cuatro telarañas diferentes, incluyendo Nephila clavipes (oro orbe-tela de araña), A. aurantia (plata dorada con cara de araña), L. Hesperus (oeste viuda negro) y P. viridans (lince araña verde).
La técnica de Brillouin utiliza un láser de potencia extremadamente baja, de menos de 3,6 milivatios y el registro de los investigadores lo que sucede cuando se hace pasar el haz de láser a través de las telas de araña intactas. Esto les permite mapear espacialmente las rigideces elásticas de cada elemento laminar sin deformar o interrumpirlo. Esto, medición sin contacto no invasivo produce resultados muestran variaciones entre las fibras discretas, cruces y puntos de pegamento.
"Espectroscopía Brillouin puede decir, con increíble detalle, el módulo elástico o tensor elástico en el material", explica Yarger. "Se pone en un nivel muy fundamental de por qué materiales tienen propiedades mecánicas específicas disponibles. Si se trata de su capacidad para manejar cizalla, su capacidad para manejar el estrés longitudinal, lo que su curva de esfuerzo-deformación se parece, lo que el módulo de la joven es, su dureza, todas las propiedades mecánicas y las propiedades físicas del material son casi todos dictados por los módulos de elasticidad.
"Lo que hemos obtenido es su módulo de elasticidad completa", añade. "Así que sabemos cómo se va a manejar el estrés o la tensión en cualquier dirección. Eso es algo que nadie sabía antes ", explica Yarger.
"Cuando averiguamos lo que permite la estructura de la seda de tener ciertas propiedades mecánicas, entonces realmente tenemos todo lo que necesitamos para la producción de fibras artificiales", añade. "Se nos dirá que con esta estructura, se producirá esta fuerza, esta dureza, esta elasticidad."
Con 40.000 especies de arañas, cada uno produciendo numerosos tipos diferentes de seda, Yarger ve ningún final a la vista de su trabajo.
"Nunca nos quedamos sin cosas interesantes que ver", dice.
Publicado el 19 de marzo de 2013 en http://www.biosciencetechnology.com/
Si quiere ver el texto original en inglés: http://www.biosciencetechnology.com/articles/2013/03/quest-mimic-spider-silk
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