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Es uno de los materiales más estudiados en bioingenería
UPM lidera la standarización mundial de la Seda de Araña (S3I), artrópodo con 40.000 especies

    


Investigadores de la UPM han puesto en marcha una iniciativa internacional para generar una base de datos sobre el comportamiento y las características de las fibras producidas por las diferentes especies de arañas. La seda de araña es uno de los materiales más estudiados en el campo de la ciencia de materiales y de la bioingenería por su gran resistencia y extraordinarias características. Sin embargo, la gran variedad de especies de este artrópodo, más de 40.000, lo convierten en complejo.

Por ello un grupo de investigadores de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) ha lanzado la iniciativa internacional  para la estandarización de la seda de araña (Spider Silk Standardization Initiative- S3I) que tiene como objetivo generar una base de datos (http://www.ctb.upm.es/core-facilities/) que permita consultar el comportamiento mecánico de las sedas producidas por diferentes especies de arañas o, incluso, de poblaciones de una misma especie, siguiendo un procedimiento cuantitativo, sistemático y eficiente.

Las arañas han desarrollado su seda a lo largo de casi 400 millones de años, dando como resultado un material con propiedades únicas por lo que respecta a su combinación de resistencia y elongación hasta rotura. La evolución del grupo, además, ha conducido a la producción de sedas con diferentes propiedades que, si bien todas ellas comparten su extraordinario comportamiento, se adaptan a las necesidades específicas de cada especie.

“En general, la posibilidad de obtener un material cuyas propiedades puedan ser modificadas de manera sencilla es una ventaja, ya que permite adaptar dichas propiedades al uso previsto. Sin embargo, en el caso del estudio de la seda de araña dicha variabilidad ha supuesto un problema para el avance de nuestro conocimiento ya que ha impedido establecer unos principios claros que relacionen la secuencia de los genes y proteínas implicados en la fabricación de las fibras de seda con las propiedades de estas. Así, por ejemplo, preguntas como el rango de propiedades que pueden exhibir las sedas de las más de 40000 especies de arañas existentes en la actualidad han permanecido sin respuesta hasta ahora”, explica José Pérez Rigueiro, del Departamento de Ciencia de Materiales, NANOSMAT de la UPM que lidera esta iniciativa.

De la biología a la ciencia de materiales

Para construir una base de datos que arroje luz a algunas de las muchas incógnitas que plantea este material, la S3I se basa en la identificación de un parámetro único (a*- alfa estrella) que permite clasificar el comportamiento mecánico de las sedas producidas por diferentes arañas empleando como referencia el comportamiento de la seda producida por la especie Argiope aurantia. De esta manera, es posible asignar a cada especie un valor único del parámetro a*  y estandarizar así las propiedades de aquellas fibras cuyos parámetros coincidan.

Pero, ¿para qué nos servirá tener sedas de araña estandarizadas? Para los investigadores, las ventajas se dirigen fundamentalmente a tres ámbitos de actuación: la biología evolutiva, la biología molecular y la ciencia de materiales.

En el primer campo,  la clasificación de las sedas permitirá entender las presiones evolutivas que han modelado la seda de araña durante la evolución del grupo, así como relacionar dichas propiedades con las necesidades de cada especie. En el caso de la Biología Molecular,  la comparación del comportamiento mecánico de las fibras con las secuencia de los genes y de las proteínas implicadas permitirá comprender el origen del extraordinario comportamiento de estas fibras y arrojará más luz sobre las características que se deben reproducir en laboratorios en función del tipo de propiedades que queramos obtener.

Finalmente, en la Ciencia de Materiales, conocer la relación existente entre la composición del material a nivel molecular y sus propiedades, abre la posibilidad de producir fibras artificiales inspiradas en la seda de araña que compartan con el material natural sus excepcionales propiedades y cuyas propiedades puedan ser adaptadas en función de las aplicaciones previstas.

La realización de esta iniciativa permitirá profundizar en el conocimiento de las características que hacen que las sedas de araña se comporten como lo hacen y aplicar ese conocimiento a la obtención de  biomateriales que permitan, por ejemplo reparar tejidos dañados.

“La motivación para ello es que las sedas son materiales con una buena biocompatibilidad y con extraordinarias propiedades mecánicas, esto es, una gran resistencia y deformabilidad. Además, mediante las técnicas biotecnológicas disponibles actualmente, es en principio posible obtener sedas artificiales con propiedades mejoradas, como por ejemplo con la capacidad de facilitar la adhesión de las células para aplicaciones como andamios para la regeneración de tejidos dañados”, explica el investigador de la UPM.

Además, explica Pérez Rigueiro, el proyecto, en el que participan también la Universidad de Jinggangshian (China) y la  Pontificia Universidad Católica del Perú (Perú), subraya la importancia del mantenimiento de la biodiversidad: “La Iniciativa se basa en la posibilidad de disponer de una gran variedad de especies diferentes para poder analizar el comportamiento de las sedas que producen y compararlas con el resto de características de cada especie. Además, como se ha indicado anteriormente, la posibilidad de disponer de fibras con las propiedades de la seda de araña abrirá un rango importante de nuevas aplicaciones, por ejemplo, en el campo Biomédico”.

Referencia: Application of the Spider Silk Standardization Initiative (S3I) methodology to the characterization of major ampullate gland silk fibers spun by spiders from Pantanos de Villa w

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