Estudio explica el mecanismo que hace a la seda de araña más resistente que el acero

Cuando se piensa en materiales duraderos, el acero es uno de los primeros que se nos viene a la mente. Se ha vuelto fundamental en la construcción y otras industrias por su longevidad, ya que puede superar los 100 años en estructuras, soportando altas cargas y condiciones extremas que al aluminio no le sientan demasiado bien. Sin embargo, el acero no es el material más duradero o resistente.

El Kevlar lo supera. Esta fibra sintética, creada en 1965 por la química Stephanie Kwolek para la empresa DuPont, pertenece a la familia de las aramidas (polímeros muy fuertes), y es tan especial porque combina varios factores que rara vez se ven juntos: gran resistencia a la tracción, muy ligero, no se derrite fácilmente, aguanta bien los cortes y la abrasión y, además, no se oxida. Por todo esto, se utiliza a menudo en los cascos y protecciones militares y policiales, neumáticos, equipamiento deportivo y en el sector aeroespacial.

Aunque el Kevlar no es indestructible, es unas 5 a 8 veces más fuerte que el acero en relación peso-resistencia.

No obstante, hay un material natural que supera al Kevlar en resistencia a la tracción y también en elasticidad, por mucho que nos cueste creerlo: la seda de araña.

Un grupo de investigadores del King’s College de Londres y de la Universidad Estatal de San Diego (SDSU) en California ha descifrado las “pegatinas moleculares” que hacen que la seda de araña sea más fuerte que el acero y más resistente que el Kevlar.

Seda de araña
La seda de araña es un material biológico que destaca por ser excepcionalmente fuerte (más que el acero en relación a su grosor), ligero, elástico y biodegradable. Está compuesto por proteínas llamadas espidroínas (proteínas fibrosas de alto peso molecular) y posee alta capacidad de absorción de energía, propiedades antibacterianas y biocompatibles, lo que lo hace muy interesante para diversos usos médicos, como suturas y regeneración de nervios.

Los hallazgos del estudio, publicados en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences, abren el camino para fabricar fibras que compiten con el acero, al mismo tiempo que proporciona información sobre las estructuras proteicas que impulsan los trastornos cerebrales humanos. Concretamente, podría conducir a nuevos materiales de inspiración biológica para aeronaves, ropa protectora y aplicaciones médicas.

Chris Lorenz, profesor de Ciencia de Materiales Computacionales, dijo: “Este estudio proporciona una explicación a nivel atomístico de cómo las proteínas desordenadas se ensamblan en estructuras altamente ordenadas y de alto rendimiento”. Si bien los científicos llevan años siendo conscientes de las propiedades de la seda de araña, el vínculo molecular exacto que convierte las gotas de fluido en una estructura final de alto rendimiento resultaba un misterio. Hasta ahora.

Para descubrir los secretos de la seda de araña, los científicos utilizaron un conjunto de herramientas de alta tecnología que incluía modelado AlphaFold3, simulaciones moleculares y espectroscopia de RMN. El trabajo reveló que la combinación específica de los aminoácidos arginina y tirosina actúa como un desencadenante químico, provocando la agrupación inicial de proteínas que eventualmente forman la fibra sólida.

Curiosamente, los trucos moleculares que utilizan las arañas para tejer sus redes son similares a los sofisticados procesos de señalización que se encuentran en los receptores de hormonas y neurotransmisores humanos.

“Lo que nos sorprendió fue que la seda, algo que solemos considerar una fibra natural de una simplicidad hermosa, en realidad se basa en un mecanismo molecular muy sofisticado”, explicó Gregory Holland, profesor de la SDSU y codirector del estudio.

Propiedades contra el Alzheimer

El estudio sugiere que la forma en que se organizan las proteínas de seda refleja cómo se comportan las proteínas en propiedades neurodegenerativas como la enfermedad de Alzheimer. Tanto en las arañas como en los humanos, las proteínas pasan de un estado líquido a una forma densa y estructurada. En las arañas, esto da como resultado la fibra más resistente del mundo. Sin embargo, en los humanos, este proceso puede conducir a la formación de placas ricas en láminas beta que alteran la función cerebral.

Con información de National Geographic.