SEDA

*Mediante métodos computacionales, profesores investigan las proteínas que forman las telarañas.

*El material sería útil para la cura de heridas y el desarrollo de tejidos, entre otros casos

En el Laboratorio de Biofisicoquímica y Far-macoquímica de la Unidad Cuajimalpa de la Universidad Autónoma Metropolitana (UAM), investigadores y alumnos estudian la seda generada por tarántulas con la perspectiva de utilizarla en la producción de materiales de aplicación en el área médica, principalmente.

El proyecto Diseño en silico y síntesis de péptidos basados en secuencias de proteínas de araña para la producción y formulación de biomateriales, coordinado por el doctor Gerardo Pérez Hernández, es el único que aborda esta temática en el país.

El profesor del Departamento de Ciencias Naturales de la citada sede académica informó en entrevista que el grupo científico indaga las secuencias de las espidroínas –monómeros de proteínas que forman las sedas y las telarañas de estas especies– mediante métodos computacionales para entender los factores de su comportamiento.

El conocimiento sobre la estructura, la función y las propiedades de estos materiales naturales abre un espacio de oportunidad para explorar su uso en la farmacología, la medicina, la biomecánica y la biotecnología, entre otras aplicaciones tecnológicas.

El interés es identificar cómo las proteínas se organizan para formar la seda y cómo pueden manipularse en laboratorio para producir otros componentes de utilidad en campos diversos, por lo que el trabajo está centrado en establecer los bloques de construcción de las sustancias químicas que llevan a crear la fibra natural y determinar luego cómo emplearla para obtener un objeto diferente.

La telaraña está constituida por hasta siete tipos de hilo, cada uno de ellos formado por espidroínas con características distintas codificadas por un tipo de gen y requieren ser generadas en una glándula específica.

Un arácnido podría tener hasta siete glándulas productoras de hilo y cada una de ellas elaborar una fibra con propiedades mecánicas, de acuerdo con el uso biológico que presente, la cual depende de la secuencia de aminoácidos de la espidroína, por lo que las facultades mecánicas y fisicoquímicas para cada monómero deben ser variadas.

Pérez Hernández subrayó que el desafío es que estas proteínas registran un comportamiento peculiar de su estructura en respuesta al ambiente fisicoquímico en el que están, ya que “son almacenadas en un alto contenido de sal en las glándulas de la especie y luego pasan a través de un ducto en el cual son deshidratadas y cambian el pH del microambiente”, lo cual favorece que en la salida de dicho órgano se hile la seda.

Esta combinación de factores origina que las proteínas de las sedas de araña no sean semejantes al comportamiento estructural de otras sustancias químicas conocidas.

Si bien los hilos de telaraña ya han empezado a usarse como biomateriales en la biomedicina, su producción masiva no es eficiente debido a que las arañas con una alta producción presentan una conducta de canibalismo, lo que dificulta mantenerlas en cautiverio, además de que son las hembras las que elaboran filamentos de mejor calidad.

Otros laboratorios científicos han mostrado que si la seda es manipulada pueden lograrse películas transparentes, fibras y esponjas con utilidad en áreas diversas.

En la medicina –por ejemplo– se han obtenido láminas transparentes para su uso en la curación de heridas y como soportes en la inmovilización de enzimas, hidrogeles y esponjas porosas empleadas como sostén de tejidos, ya que forman materiales viscoelásticos con rigidez y fuerza que son importantes en aplicaciones tecnológicas.

Estas estructuras pueden funcionar como apoyos de células al permitir el transporte de nutrimentos y desperdicios metabólicos, ayudando al desarrollo de tejidos y “se están empezando a manejar en cirugías oculares”, ya que para suturar es necesario un material sumamente delgado, con alta resistencia y sobre todo compatible, es decir, que no haya posibilidad de que el organismo lo rechace.

Otro campo de utilidad en auge en el área médica es el desarrollo de tejidos, pues la creación de un soporte de origen biológico a partir de la seda de araña más nutriente, favorecería el crecimiento de las células con las características deseadas para, por ejemplo, injerto de tejido o cartílago.

En la electrónica es posible incorporar moléculas denominadas fotoreceptoras porque replican emisiones de luz, a la manera de “un switch molecular que enciende y apaga a respuesta de la luz”, lo que resultaría interesante por la expectativa de incorporar un componente biológico a los teléfonos celulares para hacerlos más sustentables.

En el laboratorio de la UAM se investiga cómo funcionan los bloques de construcción en las proteínas que forman la seda de las arañas y “hemos desarrollado algunos algoritmos de análisis computacional para estudiar si a partir de ellos podemos hacer nuevos diseños de materiales”.

Pérez Hernández invita a los alumnos a sumarse a este proyecto y subraya que hay arañas muy peculiares que “tejen kilómetros y kilómetros de seda –de las cuales se ha aprendido– pero no habitan en México”, debido a lo cual “hemos empezado a cosechar la seda” de las tarántulas nacionales.

Primero estudiaron su estabilidad y aun cuando “no hemos podido establecerla respecto de la tensión, sí lo hemos hecho en relación con su estabilidad térmica, pues para nuestra sorpresa al introducir la seda en un calorímetro y someterla a 400 grados de temperatura, la telaraña salió íntegra”.

Esto significa que es muy resistente al calor, un aspecto relevante porque “si tuviésemos el material suficiente podríamos pensar en fabricar una chaqueta termoresistente que cubierta con un elemento que proteja la seda” serviría contra fríos intensos e incluso sería de gran ayuda para los bomberos.

Los científicos han logrado además sintetizar químicamente segmentos o péptidos basándose en una secuencia de aminoácidos de telaraña con capacidad de unir metales, por lo que podría también tener usos significativos y están “buscando que el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología nos apoye con un sintetizador de péptidos automático asistido por microondas para producir” más moléculas de este tipo, puntualizó.

Respecto de los obstáculos para generar una tecnología en este campo dijo que para aprovechar la producción de las tarántulas “necesitaríamos una granja y tendrían que considerarse otros factores, entre ellos la reproducción, pero “por el momento nuestro interés es el estudio de la bioquímica y la fisicoquímica de proteínas”.

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