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Se dice que la seda de ara\u00f1a es uno de los materiales m\u00e1s fuertes y resistentes de la Tierra. Ahora, los ingenieros de la Universidad de Washington en St. Louis han dise\u00f1ado prote\u00ednas h\u00edbridas de seda amiloide y las han producido en bacterias modificadas gen\u00e9ticamente. Las fibras resultantes son m\u00e1s fuertes y resistentes que algunas sedas de ara\u00f1a naturales.<\/p>\n Su investigaci\u00f3n fue publicada en la revista\u00a0ACS Nano.<\/i><\/p>\n Para ser precisos, la seda artificial, denominada fibra \u201camiloide polim\u00e9rica\u201d, no fue producida t\u00e9cnicamente por investigadores, sino por bacterias que fueron modificadas gen\u00e9ticamente en el laboratorio de Fuzhong Zhang, profesor del Departamento de Energ\u00eda, Ingenier\u00eda Ambiental y Qu\u00edmica en el Escuela de Ingenier\u00eda McKelvey.<\/p>\n Zhang ha trabajado con seda de ara\u00f1a antes. En 2018, su laboratorio dise\u00f1\u00f3 bacterias que produjeron una seda de ara\u00f1a recombinante con un rendimiento a la par con sus contrapartes naturales en todas las propiedades mec\u00e1nicas importantes.<\/p>\n \u201cDespu\u00e9s de nuestro trabajo anterior, me preguntaba si podr\u00edamos crear algo mejor que la seda de ara\u00f1a utilizando nuestra plataforma de biolog\u00eda sint\u00e9tica\u201d, dijo Zhang.<\/p>\n El equipo de investigaci\u00f3n, que incluye al primer autor Jingyao Li, un Ph.D. estudiante en el laboratorio de Zhang, modific\u00f3 la secuencia de amino\u00e1cidos de las prote\u00ednas de la seda de ara\u00f1a para introducir nuevas propiedades, manteniendo algunas de las caracter\u00edsticas atractivas de la seda de ara\u00f1a.<\/p>\n Un problema asociado con la fibra de seda de ara\u00f1a recombinante, sin una modificaci\u00f3n significativa de la secuencia de la seda de ara\u00f1a natural, es la necesidad de crear nanocristales \u03b2, un componente principal de la seda de ara\u00f1a natural, que contribuye a su resistencia. \u201cLas ara\u00f1as han descubierto c\u00f3mo hilar fibras con una cantidad deseable de nanocristales\u201d, dijo Zhang. \u201cPero cuando los humanos usan procesos de hilado artificial, la cantidad de nanocristales en una fibra de seda sint\u00e9tica es a menudo menor que su contraparte natural\u201d.<\/p>\n Para resolver este problema, el equipo redise\u00f1\u00f3 la secuencia de seda mediante la introducci\u00f3n de secuencias de amiloide que tienen una alta tendencia a formar nanocristales \u03b2. Crearon diferentes prote\u00ednas amiloides polim\u00e9ricas utilizando tres secuencias amiloides bien estudiadas como representantes. Las prote\u00ednas resultantes ten\u00edan secuencias de amino\u00e1cidos menos repetitivas que la seda de ara\u00f1a, lo que facilitaba su producci\u00f3n por bacterias modificadas gen\u00e9ticamente. Finalmente, las bacterias produjeron una prote\u00edna amiloide polim\u00e9rica h\u00edbrida con 128 unidades repetidas. Se ha demostrado que la expresi\u00f3n recombinante de la prote\u00edna de la seda de ara\u00f1a con unidades repetidas similares es dif\u00edcil.<\/p>\n Cuanto m\u00e1s larga sea la prote\u00edna, m\u00e1s fuerte y dura ser\u00e1 la fibra resultante. Las prote\u00ednas de 128 repeticiones dieron como resultado una fibra con una fuerza gigapascal (una medida de cu\u00e1nta fuerza se necesita para romper una fibra de di\u00e1metro fijo), que es m\u00e1s fuerte que el acero com\u00fan. La tenacidad de las fibras (una medida de cu\u00e1nta energ\u00eda se necesita para romper una fibra) es m\u00e1s alta que el Kevlar y todas las fibras de seda recombinantes anteriores. Su fuerza y \u200b\u200bdureza son incluso m\u00e1s altas que algunas de las fibras de seda de ara\u00f1a naturales reportadas.<\/p>\n En colaboraci\u00f3n con Young-Shin Jun, profesora del Departamento de Energ\u00eda, Ingenier\u00eda Ambiental y Qu\u00edmica, y su Ph.D. estudiante Yaguang Zhu, el equipo confirm\u00f3 que las altas propiedades mec\u00e1nicas de las fibras amiloides polim\u00e9ricas provienen de la mayor cantidad de \u03b2-nanocristales.<\/p>\n Estas nuevas prote\u00ednas y las fibras resultantes no son el final de la historia de las fibras sint\u00e9ticas de alto rendimiento en el laboratorio de Zhang. Reci\u00e9n est\u00e1n comenzando. \u201cEsto demuestra que podemos dise\u00f1ar biolog\u00eda para producir materiales que superen al mejor material de la naturaleza\u201d, dijo Zhang.<\/p>\n![\"\"](\"https:\/\/www.fie.undef.edu.ar\/ceptm\/wp-content\/uploads\/2021\/07\/microbially-produced-f-1.jpg\")
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