Spiderman y los nuevos materiales

Los superhéroes son una fuente de inspiración para los científicos y si hay uno que les fascina, por sus vínculos con el reino animal, ese es Spiderman. Un equipo de investigadores de Estados Unidos ha descifrado el genoma de una araña que produce una tela ultrarresistente, como la desplegada por el personaje entre los rascacielos. Conociendo la información que guarda el ADN, podrán diseñar nuevos materiales más fuertes y flexibles.

Imitando también a las telas de araña, otros científicos han diseñado una tecnología que consigue inmovilizar coches. Incluso algunos champús ya incorporan sus sedosas proteínas. Revisamos las más novedosas de un sinfín de aplicaciones arácnidas que ni los guionistas de la Marvel —la editorial de los comics de Spiderman— se habrían podido imaginar.

Los genes ‘secretos’ de las arañas

La araña seda de oro (Nephila clavipes) fabrica una tela de una tonalidad dorada que le ha dado su nombre. Dejando a un lado la belleza del material, lo que intrigaba a los científicos era su enorme resistencia, más fuerte incluso que el acero en una fracción más pequeña de peso. Para averiguar de dónde procedían sus propiedades, investigadores de la Universidad de Pensilvania (EEUU) han secuenciado su genoma.

Los investigadores han secuenciando el genoma de la araña seda de oro. Crédito: Bernard Gagnon.

Los investigadores han secuenciando el genoma de la araña seda de oro. Crédito: Bernard Gagnon.

En total identificaron 14.000 genes que podían estar relacionados con la seda y, entre ellos, 28 parecían codificar sus proteínas, responsables de la fuerza, tracción, flexibilidad y pegajosidad de la tela.

“Es quizás la dureza, la combinación de la fuerza y el estiramiento antes de romper uno de sus hilos, lo que resulta de mayor interés para la comunidad científica en general”, indica a OpenMind el profesor Benjamin F. Voight, uno de los autores del trabajo, publicado en Nature Genetics.

Los investigadores no esperaban tanta complejidad en el proceso de elaboración de la seda. Conocerlo al detalle es imprescindible para imitarlo en el laboratorio. Sus propiedades abren un abanico de posibilidades en el área industrial y biomédica, aunque Voight pide cautela puesto que falta mucho por investigar.

“Debemos saber qué secuencias generan diversidad en las propiedades biofísicas de la seda: resistencia a la tracción, rigidez, extensibilidad, tenacidad o adherencia”, subraya. Una vez que averigüen esto, el siguiente paso será estudiar cómo producir a escala los nuevos materiales para que sean rentables.

Desde champús a microsuturas

Mientras tanto, unos cuantos laboratorios están produciendo las proteínas de la seda en frascos de cultivo para convertir la proteína líquida en fibras de seda sólida. Aunque sus propiedades son inferiores a las de la tela natural, es un primer paso.

“Las empresas privadas tienen técnicas para hacerlo y están buscando secuencias y materiales con propiedades óptimas para su producción a escala industrial”, señala Voight. En su caso, él y su equipo están secuenciando el genoma de otro tipo de araña, la de corteza de Darwin (Caerostris darwini) que hace telas aún más fuertes y más grandes.

Una vez que tengan su información genética, quieren colaborar con expertos en ciencia de materiales para probar cómo se relacionan las secuencias de ADN de la seda con las propiedades biofísicas del nuevo tejido que desarrollen.

El personaje de Spiderman tiene unas habilidades que tratan de imitar los científicos en sus laboratorios. Crédito: David Tubau.

El personaje de Spiderman tiene unas habilidades que tratan de imitar los científicos en sus laboratorios. Crédito: David Tubau.

Por el momento, algunas de sus características ya se emplean en el área cosmética para elaborar champús que dejan el cabello más sedoso. Las proteínas las consiguen con una modificación genética de la bacteria E. coli, que las expresa mediante un proceso de fermentación.

“Hay varias compañías que pretenden producir la seda de araña pero, en todos los casos, las fibras que están produciendo no son las proteínas reales sino simulaciones diseñadas por ordenador”, puntualiza a OpenMind Randy Lewis, profesor de Biología en la Universidad Estatal de Utah (EEUU) que lleva 25 años tratando de sintetizar en el laboratorio la tela de araña.

Entre sus potenciales aplicaciones, Lewis destaca que las fibras pueden servir para microsuturas, ligamentos y tendones artificiales. También se podría diseñar ropa de alta tecnología y equipamientos deportivos flexibles y resistentes. Sus proteínas se están estudiando en geles que regeneren tejidos, adhesivos y en fármacos.

Para detener delincuentes

Al más puro estilo Spiderman, el departamento de Seguridad Nacional de Estados Unidos ha diseñado SQUID, un dispositivo que, desplegando sus tentáculos, inmoviliza vehículos sospechosos.

Según confirma John S. Verrico, jefe de relaciones con los medios de la dirección de Ciencia y Tecnología del departamento, SQUID fue adquirido para usarlo en las fronteras. Cuando está cerrado, parece una rueda pero cuando se abre, despliega una red enredando los ejes del vehículo que pase por encima.

“Es una atadura muy fuerte. Si has leído cómics o has visto las películas de Spiderman, actúa como las arañas, disparando su arma y enredando a su presa”, explica Verrico a OpenMind.

En su opinión, los cómics y la ciencia ficción muestran lo que es potencialmente alcanzable por el ser humano. “Los superhéroes son una buena fuente de inspiración porque cuentan con habilidades que nosotros querríamos tener”, afirma.

Por Laura Chaparro

@laura_chaparro