Pesquisadores da Northwestern University e da San Diego State University (SDSU) desvendaram melhor o complexo processo de como as aranhas viúva negra transformam proteínas em fibras de aço. Esse conhecimento promete ajudar os cientistas a criar materiais sintéticos igualmente fortes.

Viúva negra e seus parentes, nativo de climas temperados na América do Norte, Europa, Ásia, Austrália, África e América do Sul, produz uma variedade de sedas com propriedades de materiais excepcionais.

Os cientistas há muito conhecem a sequência primária de aminoácidos que compõe algumas proteínas da seda da aranha e compreenderam a estrutura das fibras e teias. Pesquisas anteriores teorizaram que as proteínas da seda da aranha aguardam o processo de fiação como micelas esféricas anfifílicas de tamanho nanométrico (aglomerados de moléculas solúveis e não solúveis em água) antes de serem canalizadas pelo aparelho giratório da aranha para formar fibras de seda. Contudo, quando os cientistas tentaram replicar este processo, eles foram incapazes de criar materiais sintéticos com os pontos fortes e propriedades das fibras de seda de aranha nativas.

"A lacuna de conhecimento estava literalmente no meio, "Nathan C. Gianneschi da Northwestern disse." O que não entendemos completamente é o que acontece em nanoescala nas glândulas de seda ou no duto giratório - o armazenamento, processo de transformação e transporte envolvido na transformação de proteínas em fibras. "

Gianneschi é o professor Jacob e Rosaline Cohn no departamento de química do Weinberg College of Arts and Sciences e nos departamentos de ciência de materiais e engenharia e de engenharia biomédica na McCormick School of Engineering. Ele e Gregory P. Holland, professor associado do departamento de química e bioquímica da SDSU e autor de mais de 40 artigos sobre seda de aranha, são os co-autores do artigo.

A pesquisa será publicada online na semana do dia 22 de outubro no Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) .

Utilizando complementar, técnicas de última geração - espectroscopia de ressonância magnética nuclear (NMR), a mesma tecnologia utilizada na ressonância magnética, na SDSU, seguido por microscopia eletrônica em Northwestern - a equipe de pesquisa foi capaz de ver mais de perto dentro da glândula de proteína onde as fibras de seda se originam, revelando um muito mais complexo, montagem hierárquica de proteínas.

Esta "teoria das micelas modificadas" conclui que as proteínas da seda da aranha não começam como micelas esféricas simples, como pensado anteriormente, mas em vez disso tão complexo, micelas compostas. Esta estrutura única é potencialmente necessária para criar as fibras impressionantes da aranha viúva negra.

"Agora sabemos que as sedas da aranha viúva negra são tecidas a partir de nano-montagens hierárquicas (200 a 500 nanômetros de diâmetro) de proteínas armazenadas no abdômen da aranha, em vez de uma solução aleatória de proteínas individuais ou de partículas esféricas simples, "Holland disse.

Se duplicado, "as aplicações práticas para um material como este são essencialmente ilimitadas, "Holland disse, e pode incluir têxteis de alto desempenho para militares, primeiros respondentes e atletas; materiais de construção para pontes de cabos e outras construções; substitutos ecológicos para plásticos; e aplicações biomédicas.

"Não se pode exagerar o impacto potencial nos materiais e na engenharia se pudermos replicar sinteticamente esse processo natural para produzir fibras artificiais em escala, "disse Gianneschi, que também é diretor associado do International Institute for Nanotechnology e membro do Simpson Querrey Institute e do Chemistry of Life Processes Institute da Northwestern. "Simplificando, seria transformador. "

o PNAS O artigo é intitulado "Hierarchical Spidroin Micellar Nanoparticles as the Fundamental Precursors of Spider Silks."