Pela primeira vez, os cientistas produziram com sucesso fibras de seda de aranha inteiras usando bichos-da-seda geneticamente modificados. A alta resistência e resistência da seda prometem ser uma alternativa escalável, sustentável e melhor às fibras sintéticas existentes, como o náilon. O primeiro autor, Mi Junpeng, pesquisador da Escola de Biociências e Engenharia Médica da Universidade Donghua, na China, disse: "A seda é atualmente a única fibra de seda animal comercializada em grande escala e possui tecnologia de reprodução perfeita. Portanto, o uso de bichos-da-seda geneticamente modificados para produzir fibra de seda de aranha pode alcançar comercialização em grande escala e baixo custo. "
A fibra que os bichos-da-seda usam para tecer seus casulos é cultivada há milhares de anos, mas embora seja abundante, tem a reputação de ser quebradiça. Enquanto isso, as aranhas produzem seda invejavelmente resistente, mas cultivá-la em grande escala sempre esteve fora de alcance. Os pesquisadores apontaram que “a natureza carnívora das aranhas torna impossível que as aranhas vivam juntas, caso contrário, quase todos os indivíduos lutarão até a morte”.
Esta pesquisa mais recente oferece o melhor dos dois mundos, mudando a forma como este indescritível material natural é produzido de forma sustentável. Os cientistas vêm tentando aperfeiçoar esta “receita” biônica há mais de uma década.
Para criar bichos-da-seda com sentidos de aranha únicos, Mi e colegas concentraram-se numa pequena proteína de seda da aranha orbital do Leste Asiático, Araneus ventricosus. Usando a tecnologia CRISPR-Cas9, a proteína MiSp foi inserida no DNA dos bichos-da-seda, substituindo o gene que codifica a principal proteína da seda dos bichos-da-seda.
Os cientistas também conseguiram "direcionar" e ativar com sucesso genes no DNA do bicho-da-seda sem interferir em nenhum outro aspecto da produção natural de seda do bicho-da-seda.
"O conceito de 'posicionamento' proposto neste artigo, bem como o modelo estrutural mínimo proposto, é um grande avanço em relação às pesquisas anteriores", disse Mi. “Acreditamos que a comercialização em larga escala está ao virar da esquina.”
As fibras resultantes superaram as expectativas dos pesquisadores, apresentando alta resistência à tração (1.299 MPa) e tenacidade (319 MJ/m3). Não só isso, mas a fibra era muito mais flexível do que o esperado; A proteína MiSp é conhecida por produzir seda forte, mas não elástica.
"A seda de aranha é um recurso estratégico que necessita urgentemente de desenvolvimento. A fibra produzida neste estudo possui propriedades mecânicas extremamente elevadas e tem grande potencial neste campo. Esta fibra pode ser usada como suturas cirúrgicas para atender às necessidades de mais de 300 milhões de cirurgias em todo o mundo todos os anos. "
As novas fibras têm amplo potencial comercial, incluindo materiais inteligentes para uso militar, tecnologia aeroespacial, engenharia biomédica e vestuário. A seda resultante é seis vezes mais resistente que o Kevlar usado em coletes à prova de balas.
Os pesquisadores agora planejam desenvolver bichos-da-seda geneticamente modificados que usam aminoácidos naturais e modificados para produzir fibras de seda de aranha. Mi disse: "A introdução de mais de cem aminoácidos modificados trouxe potencial ilimitado para fibras de seda de aranha projetadas."
A pesquisa foi publicada na revista Matter.