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seda de araña

Un ejemplar hembra de Argiope bruennichi envuelve a su presa en seda. La obra "Verano indio" de Józef Chełmoński (1875, Museo Nacional de Varsovia ) representa a una campesina c...

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Un ejemplar hembra de Argiope bruennichi envuelve a su presa en seda.
La obra "Verano indio" de Józef Chełmoński (1875, Museo Nacional de Varsovia ) representa a una campesina con un hilo de telaraña en la mano.

La seda de araña es una fibra proteica o seda producida por las arañas . Estas la utilizan para crear telarañas u otras estructuras que funcionan como trampas adhesivas para capturar presas, para inmovilizarlas antes de morderlas, para transmitir información táctil o como nidos o capullos para proteger a sus crías. Pueden usar la seda para suspenderse desde alturas, flotar en el aire o planear para escapar de los depredadores. La mayoría de las arañas varían el grosor y la adhesividad de su seda según su función.

En algunos casos, las arañas pueden usar la seda como fuente de alimento. [ 1 ] Si bien se han desarrollado métodos para recolectar seda de una araña por la fuerza, [ 2 ] recolectar seda de muchas arañas es más difícil que de organismos que producen seda, como los gusanos de seda .

Todas las arañas producen seda, aunque algunas no tejen telarañas. La seda está ligada al cortejo y al apareamiento . La seda producida por las hembras proporciona un canal de transmisión para las señales vibratorias de cortejo de los machos, mientras que las telarañas y los hilos de arrastre proporcionan un sustrato para las feromonas sexuales femeninas . Las observaciones de arañas macho produciendo seda durante las interacciones sexuales son comunes en una amplia variedad de taxones. La función de la seda producida por los machos en el apareamiento ha sido poco estudiada. [ 3 ]

Propiedades

Estructural

Estructura de la seda de araña: láminas beta cristalinas separadas por enlaces amorfos.

Las sedas tienen una estructura jerárquica. La estructura primaria es la secuencia de aminoácidos de sus proteínas ( espidroína ), que consiste principalmente en bloques de glicina y alanina altamente repetitivos, [ 4 ] [ 5 ] razón por la cual las sedas a menudo se denominan copolímeros de bloque . En un nivel secundario, la alanina de cadena lateral corta se encuentra principalmente en los dominios cristalinos ( láminas beta ) de la nanofibrilla. La glicina se encuentra mayoritariamente en la llamada matriz amorfa que consiste en estructuras helicoidales y de giro beta. [ 5 ] [ 6 ] La interacción entre los segmentos cristalinos duros y las regiones semi-amorfas elásticas deformadas le da a la seda de araña sus extraordinarias propiedades. [ 7 ] [ 8 ] Se utilizan varios compuestos además de las proteínas para mejorar las propiedades de la fibra. La pirrolidina tiene propiedades higroscópicas que mantienen la seda húmeda a la vez que evitan la invasión de hormigas. Se encuentra en alta concentración en los hilos de pegamento. El fosfato de hidrógeno y potasio libera iones de hidrógeno en solución acuosa, lo que resulta en un pH de aproximadamente 4, acidificando así la seda y protegiéndola de hongos y bacterias que, de otro modo, digerirían la proteína. Se cree que el nitrato de potasio evita la desnaturalización de la proteína en el medio ácido. [ 9 ]

Termonia introdujo este modelo básico de seda en 1994. [ 10 ] Sugirió cristalitos incrustados en una matriz amorfa interconectados por enlaces de hidrógeno . Los refinamientos de este modelo incluyen el descubrimiento de regiones semicristalinas [ 5 ] y un modelo de núcleo-piel fibrilar sugerido para la seda de araña, [ 11 ] visualizado posteriormente mediante microscopía de fuerza atómica (AFM) y microscopía electrónica de transmisión (TEM). [ 12 ] Los tamaños de la estructura nanofibrilar y las regiones cristalinas y semicristalinas se revelaron mediante dispersión de neutrones . [ 13 ]

La información microestructural de las fibras y las propiedades mecánicas macroscópicas están relacionadas. [ 14 ] Las regiones ordenadas (i) se reorientan principalmente por deformación para fibras poco estiradas y (ii) la fracción de regiones ordenadas aumenta progresivamente para un mayor estiramiento de la fibra.

Mecánico

Cada araña y cada tipo de seda posee un conjunto de propiedades mecánicas optimizadas para su función biológica.

La mayoría de las sedas, en particular la seda de arrastre, poseen propiedades mecánicas excepcionales. Presentan una combinación única de alta resistencia a la tracción y extensibilidad ( ductilidad ). Esto permite que una fibra de seda absorba una gran cantidad de energía antes de romperse ( tenacidad , el área bajo la curva de tensión-deformación).

Una ilustración de las diferencias entre tenacidad, rigidez y resistencia.

La resistencia y la tenacidad son cualidades distintas. En igualdad de peso, la seda es más resistente que el acero, pero no tanto como el Kevlar . Sin embargo, la seda de araña es más tenaz que ambas.

La variabilidad de las propiedades mecánicas de las fibras de seda de araña está relacionada con su grado de alineación molecular. [ 16 ] Las propiedades mecánicas también dependen de las condiciones ambientales, es decir, la humedad y la temperatura. [ 17 ]

Módulo de Young

El módulo de Young es la resistencia a la deformación elástica en la dirección de la fuerza de tracción. A diferencia del acero o el Kevlar, que son rígidos, la seda de araña es dúctil y elástica, con un módulo de Young menor. Según la base de datos Spider Silkome, la seda de Ariadna lateralis tiene el módulo de Young más alto, con 37 GPa, [ 18 ] en comparación con los 208 GPa del acero [ 19 ] y los 112 GPa del Kevlar. [ 20 ]

Resistencia a la tracción

La resistencia a la tracción de la seda de arrastre es comparable a la del acero aleado de alta calidad (450-2000 MPa), [ 21 ] [ 22 ] y aproximadamente la mitad de la de los filamentos de aramida , como Twaron o Kevlar (3000 MPa). [ 23 ] Según la base de datos Spider Silkome, la seda de Clubiona vigil tiene la mayor resistencia a la tracción. [ 18 ]

Densidad

Compuestas principalmente de proteínas, las sedas tienen aproximadamente una sexta parte de la densidad del acero (1,3  g/cm³ ) . Por lo tanto, un hilo lo suficientemente largo como para dar la vuelta a la Tierra pesaría alrededor de 2 kilogramos (4,4 lb) . (La seda de araña tiene una resistencia a la tracción de aproximadamente 1,3 GPa . La resistencia a la tracción del acero podría ser ligeramente superior , por ejemplo, 1,65 GPa [ 24 ] [ 25 ] , pero la seda de araña es un material mucho menos denso, por lo que un peso determinado de seda de araña es cinco veces más resistente que el mismo peso de acero).    

Densidad de energía

La densidad energética de la seda de araña de arrastre es aproximadamente1,2 × 10 8  J/m 3 . [ 26 ]

Ductilidad

Las sedas son dúctiles , y algunas pueden estirarse hasta cinco veces su longitud en reposo sin romperse.

Tenacidad

La combinación de resistencia y ductilidad confiere a las sedas de arrastre una alta tenacidad (o trabajo de fractura), que «iguala la de los filamentos comerciales de poliaramida (nylon aromático), que a su vez son referentes de la tecnología moderna de fibras poliméricas». [ 27 ] [ 28 ] Según la base de datos Spider Silkome, la seda de Araneus ishisawai es la más tenaz. [ 18 ]

Alargamiento en el punto de ruptura

La elongación a la rotura compara la longitud inicial del objeto con la longitud final a la rotura. Según la base de datos Spider Silkome, la seda de Caerostris darwini tiene la mayor tensión a la rotura de todas las sedaes de araña, rompiéndose al 65 % de extensión. [ 18 ]

Temperatura

Aunque es improbable que sea relevante en la naturaleza, las sedas de arrastre pueden mantener su resistencia por debajo de -40  °C (-40  °F) y hasta 220  °C (428  °F). [ 29 ] Como ocurre en muchos materiales, las fibras de seda de araña experimentan una transición vítrea . La temperatura de transición vítrea depende de la humedad, ya que el agua es un plastificante para la seda de araña. [ 17 ]

Supercontracción

Cuando se exponen al agua, las sedas de arrastre sufren una supercontracción, encogiéndose hasta un 50 % de su longitud y comportándose como una goma débil bajo tensión. [ 17 ] Se han propuesto muchas hipótesis para explicar su uso en la naturaleza, siendo la más popular la de volver a tensar las redes construidas durante la noche utilizando el rocío de la mañana.

Máximo rendimiento

La seda de araña más resistente conocida es producida por la especie Caerostris darwini : "La resistencia de las fibras de seda obtenidas mediante forzado alcanza un promedio de 350 MJ/m³ , con algunas muestras que llegan a 520 MJ/m³ . Por lo tanto, la seda de C. darwini es más del doble de resistente que cualquier seda descrita anteriormente y más de 10 veces más resistente que el Kevlar". [ 30 ]

Adhesivo

La fibra de seda es una secreción piriforme de dos componentes , hilada en patrones (llamados "discos de fijación") utilizando una cantidad mínima de sustrato de seda. [ 31 ] Los hilos piriformes se polimerizan en condiciones ambientales, se vuelven funcionales de inmediato y son utilizables indefinidamente, permaneciendo biodegradables, versátiles y compatibles con otros materiales en el medio ambiente. [ 31 ] Las propiedades adhesivas y de durabilidad del disco de fijación están controladas por funciones dentro de las hileras. [ 32 ] Algunas propiedades adhesivas de la seda se asemejan al pegamento , que consiste en microfibrillas y envolturas lipídicas . [ 31 ]

Usos

Todas las arañas producen seda, y una sola araña puede producir hasta siete tipos diferentes de seda para distintos usos. [ 33 ] Esto contrasta con la seda de los insectos, donde un individuo generalmente solo produce un tipo. [ 34 ] Las arañas utilizan la seda de muchas maneras, de acuerdo con las propiedades de la misma. A medida que las arañas han evolucionado, también lo ha hecho la complejidad y los usos de su seda, por ejemplo, desde las primitivas telarañas tubulares de hace 300-400 millones de años hasta las complejas telarañas orbiculares de hace 110 millones de años. [ 35 ]

Tipos de seda

a) Seda ampular mayor: marco, radios, línea de arrastre; b) Seda ampular menor: espiral auxiliar y refuerzo de la membrana; c) Seda flageliforme: espiral de captura; d) Seda piriforme: fijación a sustratos; e) Seda tubuliforme: saco de huevos; f) Seda aciniforme: envoltura de la presa, saco de huevos; g) Seda agregada: recubrimiento pegajoso para la espiral de captura.
Una hembra de Argiope picta inmoviliza a su presa envolviéndola con una cortina de seda aciniforme para su posterior consumo.
Una araña cangrejo salta con hilo de seguridad sobre una planta de hierro amarilla . Repetido a cámara lenta variable para apreciar mejor el hilo de seda. Probablemente se trate de una araña de la especie Misumessus oblongus .

Para cumplir con las especificaciones de todos estos usos ecológicos, se requieren diferentes tipos de seda con propiedades distintas, ya sea como fibra, estructura de fibras o glóbulo. Estos tipos incluyen fibras y adhesivos. Algunas fibras se utilizan para soporte estructural, otras para estructuras protectoras. Algunas absorben energía eficazmente, mientras que otras transmiten vibraciones con eficiencia. Estos tipos de seda se producen en diferentes glándulas; por lo tanto, la seda de una glándula en particular está relacionada con su uso.

Muchas especies poseen glándulas distintas para producir seda con propiedades diferentes para diversos fines, como la construcción de refugios, telarañas , defensa, captura y retención de presas , protección de huevos y movilidad (un hilo fino y delicado para inflarse o para permitir que la araña descienda mientras se extruye la seda). [ 39 ] [ 40 ]

capullo de araña

Síntesis e hilado de fibras

Una araña de jardín tejiendo su telaraña.

La producción de seda difiere en un aspecto importante de la de la mayoría de los demás biomateriales fibrosos. Se extrae bajo demanda de un precursor de glándulas especializadas, [ 41 ] en lugar de cultivarse continuamente como las paredes celulares de las plantas. [ 26 ]

El proceso de hilado ocurre cuando una fibra se separa del cuerpo de una araña, ya sea por sus patas, por su propio peso al caer o por cualquier otro método. El término "hilado" es engañoso porque no hay rotación. Proviene de una analogía con las ruecas textiles . La producción de seda es una pultrusión , [ 42 ] similar a la extrusión, con la sutileza de que la fuerza se induce tirando de la fibra terminada en lugar de exprimirla de un depósito. La fibra se tira a través de (posiblemente múltiples) glándulas de seda de varios tipos. [ 41 ]

glándula de seda

Esquema del aparato de hilado de la araña y jerarquía estructural en el ensamblaje de la seda relacionada con el ensamblaje en fibras. [ 43 ] [ 44 ] [ 45 ] [ 46 ] [ 47 ] En el proceso de producción de hilo de arrastre, la proteína de estructura primaria se secreta primero desde los gránulos secretores en la cola. [ 48 ] En la ampolla (ambiente neutro, pH = 7), las proteínas forman una micela blanda de varias decenas de nanómetros por autoorganización porque los terminales hidrofílicos están excluidos. [ 49 ] En la ampolla, la concentración de la proteína es alta. [ 50 ] [ 51 ] Luego, las micelas son comprimidas en el conducto. La dirección del eje largo de las moléculas se alinea paralela al conducto por una fuerza de fricción mecánica y se orienta parcialmente. [ 48 ] [ 49 ] [ 52 ] La disminución continua del pH de 7,5 a 8,0 en la cola a presumiblemente cerca de 5,0 ocurre al final del conducto. [ 44 ] [ 53 ] [ 54 ] El intercambio iónico, la acidificación y la eliminación de agua ocurren en el conducto. [ 45 ] Las fuerzas de corte y elongación conducen a la separación de fases. [ 45 ] En el baño ácido del conducto, las moléculas alcanzan un estado de cristal líquido de alta concentración. [ 55 ] Finalmente, la seda se hila desde el exterior cónico. Las moléculas se convierten en hélices y láminas β más estables a partir del cristal líquido.

La parte visible o externa de la glándula se denomina hilera . Según la complejidad de la especie, las arañas tienen de dos a ocho hileras, generalmente en pares. Las especies poseen glándulas especializadas variables, que van desde un saco con una abertura en un extremo hasta las complejas glándulas ampulares de múltiples secciones de las arañas tejedoras de seda dorada . [ 56 ]

Detrás de cada hilera, en la superficie de la araña, se encuentra una glándula, cuya forma generalizada se muestra en la figura.

Características de la glándula
Esquema de una glándula generalizada de una araña tejedora de seda dorada . Cada sección de diferente color resalta una sección discreta de la glándula. [ 57 ] [ 58 ]
  1. La sección más a la izquierda es la sección secretora o de la cola. Las paredes de esta sección están revestidas de células que secretan las proteínas Spidroin I y Spidroin II, los componentes principales del hilo de arrastre de esta araña. Estas proteínas se encuentran en forma de gotitas que se alargan gradualmente para formar largos canales a lo largo de la fibra final, lo que, según la hipótesis, ayuda a prevenir la formación de grietas o a la autorreparación. [ 59 ]
  2. A continuación se encuentra la ampolla (saco de almacenamiento). Esta almacena y mantiene la solución de seda sin hilar, que tiene una consistencia gelatinosa. Además, secreta proteínas que recubren la superficie de la fibra final. [ 27 ]
  3. El embudo reduce rápidamente el gran diámetro del saco de almacenamiento al pequeño diámetro del conducto cónico.
  4. La longitud final es el conducto cónico, el lugar donde se forma la mayor parte de la fibra. Este consiste en un tubo cónico con varias curvas cerradas y pronunciadas, una válvula cerca del extremo que incluye un espiga del cual emerge la fibra de seda sólida. El tubo se estrecha hiperbólicamente, por lo que la seda sin hilar está bajo una tensión de corte elongacional constante , un factor importante en la formación de la fibra. Esta sección está revestida de células que intercambian iones, reducen el pH de la solución de neutro a ácido y eliminan el agua de la fibra. [ 60 ] En conjunto, la tensión de corte y los cambios de iones y pH inducen a la solución de seda líquida a experimentar una transición de fase y condensarse en una fibra de proteína sólida con una alta organización molecular. El espiga en el extremo tiene labios que se ajustan alrededor de la fibra, controlando su diámetro y reteniendo aún más agua.
  5. Casi al final hay una válvula. Aunque se descubrió hace algún tiempo, su propósito preciso aún está en discusión. Se cree que ayuda a reiniciar y unir fibras rotas, [ 61 ] actuando de manera similar a una bomba helicoidal , regulando el grosor de la fibra, [ 42 ] y/o sujetando la fibra cuando una araña cae sobre ella. [ 61 ] [ 62 ] La similitud de la prensa de seda del gusano de seda y las funciones que desempeña cada una de estas válvulas en la producción de seda en estos dos organismos están en discusión.

A lo largo del proceso, la seda parece tener una textura nemática, [ 63 ] de manera similar a un cristal líquido , debido en parte a la alta concentración de proteínas de la solución de seda (alrededor del 30% en términos de peso por volumen). [ 64 ] Esto permite que la seda fluya a través del conducto como un líquido manteniendo el orden molecular.

Como ejemplo de un campo de hilado complejo, el aparato de hileras de una Araneus diadematus adulta (araña cruz de jardín) consta de muchas glándulas que se muestran a continuación. [ 9 ] Una arquitectura glandular similar aparece en la araña viuda negra. [ 65 ]

  • 500 glándulas piriformes para puntos de fijación
  • 4 glándulas ampulares para el marco de la tela
  • 300 glándulas aciniformes para el revestimiento exterior de los sacos de huevos y para atrapar presas.
  • 4 glándulas tubuliformes para la seda del saco de huevos
  • 4 glándulas agregadas para funciones adhesivas
  • 2 glándulas coronadas para el hilo de las líneas de adhesión

síntesis artificial

Hebra única de seda de araña artificial producida en condiciones de laboratorio.

Para sintetizar artificialmente la seda de araña en fibras, se requieren dos tareas principales: la síntesis de la materia prima (la seda sin hilar presente en las arañas) y la síntesis de las condiciones de producción (el embudo, la válvula, el conducto cónico y el grifo). Pocas estrategias han logrado producir seda que pueda sintetizarse eficientemente en fibras.

materia prima

La estructura molecular de la seda sin hilar es compleja y extensa. Si bien esto confiere a las fibras propiedades deseables, también dificulta su replicación. Se han utilizado diversos organismos como base para intentar replicar los componentes proteicos necesarios. Posteriormente, estas proteínas deben extraerse, purificarse e hilarse antes de poder evaluar sus propiedades.

Geometría

Las sedas de araña, con una estructura molecular relativamente simple, necesitan conductos complejos para poder formar una fibra eficaz. Enfoques:

Jeringa y aguja

La materia prima se fuerza a través de una aguja hueca usando una jeringa. [ 74 ] [ 75 ]

Aunque es barato y fácil de producir, la forma y las condiciones de las glándulas se aproximan vagamente. Las fibras creadas con este método pueden necesitar un estímulo para solidificarse eliminando el agua de la fibra con productos químicos como el metanol (ambientalmente perjudicial) [ 76 ] o la acetona [ 75 ] , y también pueden requerir un estiramiento posterior de la fibra para lograr las propiedades deseadas. [ 77 ] [ 74 ]

Superficies superhidrofóbicas

Colocar una solución de seda de araña sobre una superficie superhidrofóbica puede generar láminas, partículas y nanocables de seda de araña. [ 78 ] [ 79 ]

Hojas

Autoensamblaje de seda en interfases líquido-gas estáticas de láminas resistentes y fuertes en solución. Estas láminas se están explorando actualmente para imitar la membrana basal en el modelado de tejidos. [ 80 ] [ 81 ]

Microfluídica

La microfluídica tiene la ventaja de ser controlable y permitir el hilado de pequeños volúmenes de fibra sin hilar, [ 82 ] [ 83 ] pero los costos de configuración y desarrollo son altos. Se ha concedido una patente y las fibras hiladas continuamente han alcanzado uso comercial. [ 84 ]

Electrohilado

La electrohilatura es una técnica antigua que consiste en contener un fluido en un recipiente, de manera que fluya hacia afuera por capilaridad. Debajo se coloca un sustrato conductor y se aplica una diferencia de potencial eléctrico entre el fluido y el sustrato. El fluido es atraído por el sustrato, y diminutas fibras saltan desde su punto de emisión, el cono de Taylor , hacia el sustrato, secándose a medida que avanzan. Este método crea nanofibras a partir de seda disecada de organismos y fibroína de seda regenerada.

Otras formas

La seda se puede moldear en otras formas y tamaños, como cápsulas esféricas para la administración de fármacos, andamios celulares y cicatrización de heridas, textiles, cosméticos, recubrimientos y muchos otros. [ 85 ] [ 86 ] Las proteínas de la seda de araña pueden autoensamblarse en superficies superhidrofóbicas en nanocables, así como en láminas circulares de tamaño micrométrico. [ 86 ] Las proteínas recombinantes de la seda de araña pueden autoensamblarse en la interfaz líquido-aire de una solución en reposo para formar nanomembranas permeables a las proteínas, fuertes y flexibles que apoyan la proliferación celular. Las aplicaciones potenciales incluyen trasplantes de piel y membranas de soporte en órganos en un chip. [ 87 ] Estas nanomembranas se han utilizado para crear un modelo estático in vitro de un vaso sanguíneo. [ 88 ]

seda de araña sintética

Marco propuesto para la producción de piel artificial a partir de seda de araña para ayudar a pacientes con quemaduras.

Replicar las complejas condiciones necesarias para producir fibras comparables ha supuesto un reto para la investigación y la fabricación en sus primeras etapas. Mediante ingeniería genética , se han utilizado bacterias E. coli , levaduras, plantas, gusanos de seda y otros animales para producir proteínas similares a la seda de araña, con características distintas a las de la araña. [ 89 ] La extrusión de fibras proteicas en un medio acuoso se conoce como "hilado húmedo". Este proceso ha producido fibras de seda con diámetros que oscilan entre 10 y 60  μm, en comparación con los diámetros de 2,5 a 4  μm de la seda de araña natural. Las sedas de araña artificiales tienen menos proteínas y más simples que la seda de arrastre natural, y, en consecuencia, ofrecen la mitad del diámetro, la resistencia y la flexibilidad de esta última. [ 89 ]

Investigación

  • En marzo de 2010, investigadores del Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea lograron producir seda de araña directamente utilizando E. coli modificada con ciertos genes de la araña Nephila clavipes . Este método elimina la necesidad de "ordeñar" arañas. [ 90 ]
  • Se fabricó una proteína de seda de araña de 556 kDa a partir de 192 motivos repetidos de la espidroína de la línea de arrastre de N. clavipes , con características mecánicas similares a las de sus homólogas naturales, es decir, resistencia a la tracción (1,03 ± 0,11  GPa), módulo (13,7 ± 3,0  GPa), extensibilidad (18 ± 6 %) y tenacidad (114 ± 51  MJ/m3). [ 70 ]
  • AMSilk desarrolló la espidroína utilizando bacterias. [ 89 ] [ 91 ]
  • Bolt Threads produjo una espidroína recombinante utilizando levadura, para su uso en fibras textiles y cuidado personal. Produjeron los primeros productos comerciales de prendas de vestir hechos de seda de araña recombinante, bajo la marca registrada Microsilk, presentados en corbatas y gorros. [ 92 ] [ 93 ]
  • Kraig Biocraft Laboratories utilizó investigaciones de las Universidades de Wyoming y Notre Dame para crear gusanos de seda modificados genéticamente para producir seda de araña. [ 94 ] [ 95 ]
  • La extinta empresa canadiense de biotecnología Nexia produjo proteína de seda de araña en cabras transgénicas ; la leche producida por las cabras contenía cantidades significativas de la proteína, de 1 a 2 gramos de proteínas de seda por litro de leche. Los intentos de hilar la proteína en una fibra similar a la seda de araña natural dieron como resultado fibras con tenacidades de 2 a 3 gramos por denier . [ 96 ] Nexia utilizó hilado en húmedo y exprimió la solución de proteína de seda a través de pequeños orificios de extrusión para simular la hilera, pero esto no fue suficiente para replicar las propiedades de la seda de araña natural. [ 97 ]  
  • Spiber produjo una seda de araña sintética (Q/QMONOS). En colaboración con Goldwin, se probó una parka de esquí fabricada con este material en 2016. [ 98 ] [ 99 ]
  • Investigadores del Centro RIKEN de Japón construyeron una glándula artificial que reproducía la estructura molecular de la seda de araña. Mecanismos microfluídicos precisos dirigieron las proteínas para que se autoensamblaran en fibras funcionales. El proceso utilizó presión negativa para tirar (en lugar de empujar) una solución de espidroína a través del dispositivo. Las fibras resultantes coincidían con la estructura jerárquica de la fibra natural. [ 100 ]

Investigación

Usos humanos

Una capa hecha de seda de araña dorada de Madagascar [ 120 ]

El primer intento documentado de tejer tela con seda de araña data de 1709, cuando François Xavier Bon , mediante un proceso similar al de la seda de gusano de seda, tejió medias y guantes a partir de los capullos de los huevos de araña. Cincuenta años después, el misionero jesuita Ramón M. Termeyer inventó un dispositivo para extraer la seda de araña directamente de las arañas, lo que permitía hilarla. Ni Bon ni Termeyer lograron producir cantidades comercialmente viables. [ 121 ]

El desarrollo de métodos para producir en masa seda de araña condujo a la fabricación de bienes militares, médicos y de consumo, como armaduras balísticas , calzado deportivo, productos de cuidado personal , recubrimientos para implantes mamarios y catéteres , bombas de insulina mecánicas , ropa de moda y prendas de abrigo . [ 89 ] Sin embargo, debido a las dificultades en la extracción y el procesamiento, la pieza de tela más grande conocida hecha de seda de araña es un textil de 3,4 x 1,2 m (11 x 4 pies ) con un tinte dorado hecho en Madagascar en 2009. [ 122 ] Ochenta y dos personas trabajaron durante cuatro años para recolectar más de un millón de arañas doradas y extraerles la seda. [ 123 ] En 2012, las fibras de seda de araña se utilizaron para crear un juego de cuerdas de violín. [ 124 ] 

Medicamento

Los campesinos de los Cárpatos meridionales solían cortar los tubos construidos por Atypus y cubrir las heridas con su revestimiento interior. Se dice que esto facilitaba la cicatrización y se conectaba con la piel. Se cree que esto se debe a las propiedades antisépticas de la seda [ 125 ] y a que la seda es rica en vitamina K , que puede ayudar a la coagulación sanguínea [ 126 ] . La seda de N. clavipes se utilizó en investigaciones sobre la regeneración neuronal en mamíferos [ 127 ] .

Ciencia y tecnología

La seda de araña se ha utilizado como hilo para retículas en instrumentos ópticos como telescopios, microscopios [ 128 ] y miras telescópicas de rifles [ 129 ] . En 2011, se utilizaron fibras de seda para generar patrones de difracción finos sobre señales interferométricas de N rendijas utilizadas en comunicaciones ópticas [ 130 ] . ​​La seda se ha utilizado para crear biolentes que podrían utilizarse junto con láseres para crear imágenes de alta resolución del interior del cuerpo humano [ 131 ] .

La seda se ha utilizado para suspender blancos de fusión por confinamiento inercial durante la ignición láser, ya que conserva una elasticidad considerable y posee una alta energía de ruptura a temperaturas tan bajas como 10–20  K. Además, está compuesta de elementos con número atómico "ligero" que no emiten rayos X durante la irradiación, lo que evita el precalentamiento del blanco y limita el diferencial de presión necesario para la fusión. [ 132 ]

Referencias

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Véase también

  • Biomimética : imitación de sistemas biológicos para la solución de problemas humanos. 
  • ADN recombinante : moléculas de ADN formadas por la acción humana a nivel molecular que generan secuencias de ADN novedosas.