Novas maneiras de fortalecer a seda biomimética da aranha
Agrupamento evolutivo de diferentes espidroínas baseado em domínios terminais de A. ventricosus, regiões repetitivas e espaçadoras. Crédito:Materiais Funcionais Avançados (2024). DOI:10.1002/adfm.202315409 Pesquisadores do Karolinska Institutet descobriram que as aranhas têm um truque especial para tornar sua seda forte, usando um intensificador molecular biocompatível natural. Usando o mesmo segredo, os pesquisadores conseguem criar fibras biomiméticas de seda de aranha de forma não tóxica. O estudo foi publicado em Advanced Functional Materials .
A seda de aranha é conhecida por ser um material forte e ecologicamente correto, enquanto as fibras biomiméticas semelhantes à seda de aranha atualmente são insuficientes em termos de desempenho mecânico.
Uma estratégia para aumentar a resistência mecânica das fibras biomiméticas semelhantes à seda da aranha é a introdução de motivos formadores de amiloide (montagens de proteínas fibrilares) nas proteínas da seda da aranha (spidroins). No entanto, é importante notar que as fibrilas amilóides são inerentemente tóxicas, por exemplo, nanofibrilas de seda derivadas de casulos, potencialmente associadas a várias doenças.
Gefei Chen, pesquisador principal do Departamento de Biociências e Nutrição do Karolinska Institutet e autor correspondente deste novo estudo, explica que os intensificadores moleculares (domínios espaçadores) se automontam em fibrilas semelhantes a amilóides através de vias que provavelmente evitam a formação de intermediários citotóxicos. A incorporação deste domínio espaçador em uma espidroína quimérica facilita a automontagem em fibras semelhantes à seda, aumenta a homogeneidade molecular da fibra e aumenta acentuadamente a resistência mecânica da fibra. Automontagem da espidroína quimérica NMC e NMSC. a,b) Arquiteturas esquemáticas da espidroína quimérica NMC e NMSC. c,d) Automontagem de NMC e NMSC em diferentes concentrações sob pH 7,5. As fibras semelhantes à seda foram fotografadas por um microscópio fluorescente. e) Automontagem de NMC e NMSC recombinantes dentro de um tubo Eppendorf em pH 7,0. As setas amarelas indicam fibras semelhantes a seda. As fibras semelhantes à seda foram visualizadas por fluorescência invertida e microscopia de varredura. Crédito:Materiais Funcionais Avançados (2024). DOI:10.1002/adfm.202315409 Este domínio espaçador oferece, portanto, uma maneira de melhorar as propriedades das fibras semelhantes à seda de aranha recombinante e os pesquisadores esperam poder usar esta estratégia em diferentes materiais funcionais para melhorar suas propriedades mecânicas.
O estudo foi um esforço de equipe de pesquisadores do Karolinska Institutet, da Universidade Soochow (China) e da Universidade de Umeå, com uma combinação de ferramentas, incluindo inteligência artificial, modelos matemáticos e um método para fiar seda.
Mais informações: Xingmei Qi et al, Spiders Use Structural Conversion of Globular Amyloidogenic Domains to Make Strong Silk Fibers, Materiais Funcionais Avançados (2024). DOI:10.1002/adfm.202315409 Informações do diário: Materiais Funcionais Avançados
