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Artículos del CEI — Polímeros nuevos y resistentes como la seda

La seda se produce y utiliza desde hace más de cinco mil años y ahora, gracias a una subvención avanzada (Advanced Grant) del Consejo Europeo de Investigación (CEI), el profesor Fritz Vollrath está profundizando en el conocimiento de este material. Su investigación podría ayudar a mejorar polímeros industriales existentes y a desarrollar nuevas industrias basadas en la seda y adaptadas a los recursos y las condiciones locales de Asia, África y Sudamérica.

Tecnologías industriales

Los gusanos de seda, domesticados por primera vez en China ya por el año 3500 a.C. han tenido una gran importancia durante la historia, ya que producen la materia necesaria para fabricar tejidos muy apreciados cuya industria propició una intensísima actividad de intercambios comerciales y culturales a lo largo de la Ruta de la Seda. Hoy en día, el mercado mundial de los productos de la seda tiene un valor superior a 100 000 millones de euros. El proyecto «Silks as Biomimetic Ideals for Polymers» (SABIP) está dedicado al estudio de este hilo natural. El propósito de sus investigaciones es mejorar la producción de seda y ampliar los conocimientos sobre sus propiedades con vistas a desarrollar mejores polímeros industriales. En palabras del profesor Vollrath de la Universidad de Oxford, quien coordina el proyecto: «Existen distintas clases de seda que son producidas por especies animales diferentes, como gusanos, polillas y arañas. Ciertas sedas de araña se han modificado para absorber energía de impacto, mientras que algunas sedas de capullos se han integrado en un composite.» En el marco del proyecto se está analizando las bases genéticas de distintos tipos de seda mediante «biominería» y el estudio de las correlaciones con sus propiedades mecánicas. Según explicó el profesor Vollrath: «La biominería nos ayudará a descubrir sedas novedosas con secuencias génicas y propiedades como material interesantes; su estudio nos servirá para descubrir principios novedosos para el diseño de biopolímeros. Ya empezamos a entender lo que caracteriza a una seda de buena calidad y los signos químicos determinantes de dicha calidad. Las sedas son un tipo de proteína llamada fibrilla amiloidea. En el interior del animal hay agua que mantiene la molécula en un estado temporalmente estable que impide que las proteínas se entrelacen. Cuando la seda en estado líquido se extrude, dicha agua se elimina y las moléculas de la proteína móviles se enlazan y pliegan con un grado variable de tensión, de modo que el hilo de seda es a la vez resistente y no digerible para los hongos y las bacterias. La seda precisa de una combinación adecuada de orden y desorden: si hay demasiado orden, será quebradiza, y si hay muy poco, será débil. Las arañas se valen del proceso de la extrusión para controlar las propiedades mecánicas de la seda, lo que a su vez les permite adaptar sus redes a las condiciones y a las clases de presas del entorno.» Estos mecanismos han evolucionado por separado en las distintas especies productoras. Existen polillas productoras de seda que poseen secuencias de ADN comparables a las de ciertas arañas en cuanto a la producción de este material. Se espera que conociendo a fondo estos procesos se pueda desarrollar polímeros artificiales con propiedades idénticas a la seda en cuanto a su resistencia y durabilidad, que son excelentes. «Por lo visto, la producción de seda es aproximadamente mil veces más eficiente, en cuanto a consumo de energía, que la de plásticos sintéticos. Estamos empezando a aprender, a partir de las sedas, cómo obtener polímeros artificiales nuevos y más efectivos», destacó Vollrath. Además, el equipo del proyecto está empleando modelos moleculares en un intento por entender más a fondo los datos recabados. «Trabajamos con modelos a partir de principios básicos», explicó el profesor David Porter, que también trabaja en SABIP. Este método permite al equipo optimizar las condiciones de los ensayos de manera que proporcionen información más esclarecedora. Estudios anteriores habían tratado en mayor medida los gusanos de seda, pero estos hilan su seda, por lo que el proceso resulta difícil de estudiar. En cambio, las arañas de seda producen directamente este material, que en condiciones controladas se puede hilar, recolectar y estudiar. Vollrath reconoció que «la subvención avanzada del CEI nos ha permitido enlazar estos elementos distintos del proyecto, y su generosa financiación ha hecho posible conformar nuestro equipo». Éste trabaja también en la comercialización de su tecnología y sus resultados. «Estamos en comunicación con empresas europeas que emplean seda para la producción de tejidos, biotecnología e implantes médicos. La seda es biocompatible y se puede conseguir incluso que sea biodegradable.» Otra aplicación posible es el establecimiento de industrias productoras de seda en regiones nuevas como África mediante una adaptación a las especies autóctonas de polillas y árboles. - Fuente: Profesor Fritz Vollrath - Coordinador del proyecto: Universidad de Oxford (Reino Unido) - Título del proyecto: «Silks as Biomimetic Ideals for Polymers» - Acrónimo del proyecto: SABIP - web del profesor Fritz Vollrath - Programa de financiación del 7PM (convocatoria del CEI): subvención avanzada (Advanced Grant) 2008 - Financiación de la Comisión Europea: 2,3 millones de euros - Duración del proyecto: cinco años