Seda de aranha geneticamente modificada é mais resistente que aço e Kevlar

Seda de aranha geneticamente modificada é mais resistente que aço e Kevlar

Por Gustavo Minari | Editado por Douglas Ciriaco | 18 de Agosto de 2021 às 18h09
Reprodução/Washington University

Pesquisadores da Universidade Washington, nos EUA, criaram fibras artificiais mais resistents que aço e Kevlar. As proteínas híbridas de seda amiloide foram produzidas com bactérias geneticamente modificadas em laboratório, superando as propriedades de força e durabilidade das teias naturais de aranha.

A equipe modificou a sequência de aminoácidos e proteínas da seda de aranha para introduzir novos elementos, criando β-nanocristais — um componente da seda natural que contribui para sua força. Para formar esses nanocristais, eles adicionaram sequências amiloides ao material já existente.

“As aranhas descobriram como girar as fibras com uma quantidade desejável de nanocristais. Mas quando os humanos usam processos de fiação artificiais, a quantidade de nanocristais em uma fibra de seda sintética costuma ser menor que sua contraparte natural”, diz o professor de engenharia ambiental Fuzhong Zhang, autor principal do estudo.

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Elasticidade e força

Para resolver os problemas de resistência, os cientistas redesenharam toda a sequência genética da seda natural de aranha. Eles criaram diferentes proteínas poliméricas com menos sequências de aminoácidos do que a seda orgânica, tornando o material mais flexível e fácil de ser reproduzido por bactérias modificadas.

Essas bactérias produziram uma proteína amiloide polimérica com 128 unidades repetidas — quanto mais longa a proteína, mais forte e resistente o material se torna — resultando em uma fibra sintética mais forte que o aço comum e mais resistente que o Kevlar e a maioria das sedas naturais de aranha já estudadas.

Fibra amiloide polimérica (Imagem: Reprodução/Washington University)

Após esses experimentos, os pesquisadores perceberam que as altas propriedades mecânicas das fibras amiloides poliméricas estavam diretamente relacionadas a uma maior quantidade de β-nanocristais. Ao utilizar bactérias modificadas, eles conseguiram aumentar a resistência da seda artificial sem prejudicar a estrutura do material.

“Este trabalho explorou apenas três entre milhares de sequências amiloides diferentes que poderiam aumentar potencialmente as propriedades da seda natural da aranha. É provável que possamos usar outras sequências e colocá-las em nosso design para obter uma fibra com desempenho ainda melhor”, encerra a professora de engenharia ambiental Young-Shin Jun, coautora do estudo.

Seda vegana

Em um trabalho semelhante ao desenvolvido na Universidade Washington, pesquisadores da Universidade de Cambridge, na Inglaterra, criaram um material vegetal sustentável que também imita as propriedades de força e resistência da seda de aranha natural.

A chamada “seda vegana” é produzida com proteínas vegetais que tornam o material mais fácil de se degradar no meio ambiente. Para reproduzir as ligações de hidrogênio com alta densidade, que dão força à seda natural, os cientistas utilizaram uma proteína isolada de soja em sua estrutura.

Filme feito com a seda vegana (Imagem: Reprodução/University of Cambridge)

O novo composto possui uma resistência parecida com a da seda orgânica de aranha e é tão forte e impermeável quanto polímeros convencionais, características semelhantes ao polietileno de baixa densidade, mas com a vantagem de não precisar passar por processos químicos para melhorar seu desempenho sob condições de estresse.

A seda vegana pode ser usada na indústria como um substituto sustentável e ecologicamente mais amigável para fabricação de embalagens normalmente elaboradas com materiais plásticos, como sachês, recipientes impermeáveis e cápsulas descartáveis para sabão em pó.

Fonte: Washington University

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