El avance que nos puede traer telas de araña sintéticas 5 veces más fuertes que el acero

Los hilos de seda que producen las arañas son unas mil veces más finos que un cabello humano, pero en proporción pueden llegar a ser hasta cinco veces más fuertes que el acero y más duros que el kevlar. De hecho, los científicos aseguran que si fuéramos capaces de recrear una tela de araña a escala humana, la red sería lo suficientemente fuerte como para detener un avión comercial en pleno vuelo. Sin embargo, a pesar de que los investigadores llevan años intentando replicar este material de manera artificial, hasta la fecha no hemos sido capaces conseguido. Ahora, un nuevo estudio asegura haber dado con la clave para hacerlo.

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Jesús Díaz

Los autores del estudio, publicado en la revista Scientific Reports and Scanning, son los biofísicos de la Universidad del Sur de Dinamarca (SDU) Irina Iachina y Jonathan Brewer. Y en sus análisis han utilizado un enfoque radicalmente distinto al que se había empleado hasta ahora para ver la estructura de estas fibras de seda tan sorprendentemente resistentes.

En lugar hacer un corte transversal al hilo de seda y observar su estructura interior con el microscopio o utilizar muestras congeladas (que alteran su estructura), como se ha venido haciendo hasta ahora, los investigadores han utilizado distintas técnicas de visualización que les permiten observar el interior del hilo sin tener que alterarlo.

"Queríamos estudiar fibras puras y no manipuladas, que no se hubieran cortado, congelado ni alterado de ninguna manera", cuenta la doctora Iachina en una nota de prensa publicada por la SDU. "Hemos utilizado varias técnicas avanzadas de microscopía y también hemos desarrollado un nuevo tipo de microscopio óptico que nos permite mirar hasta el interior de un trozo de fibra y ver lo que hay dentro", explica Brewer en el mismo texto.

Cómo lo han hecho

El equipo utilizó un ramillete de técnicas poco invasivas; como la dispersión Raman Coherente Anti-Stokes, la microscopía confocal, la microscopía de agotamiento de fluorescencia de reflexión confocal de ultra resolución, la microscopía de iones de helio de barrido y el sputtering de iones de helio.

Estas técnicas se aplicaron en los hilos que segrega la araña de orbe dorada (Nephila Madagascariensis), capaz de producir dos tipos distintos de hebras formadas gracias a distintas proteínas: una llamada MAS (Major Ampullate Silk fibers) y otra llamada MiS (Minor Ampullate Silk fibers).

La primera es muy fuerte y tiene un diámetro de aproximadamente 10 micrómetros, lo que le sirve a las arañas para construir sus resistentes redes o para mantenerse colgadas. Mientras que MIS es más elástica, suele tener un diámetro de 5 micrómetros y las arañas de orbe doradas las utilizan como material auxiliar que les ayude durante la construcción. Los análisis revelaron que la seda MAS contiene fibrillas con un diámetro aproximado de 145 nanómetros, mientras que las MiS son de aproximadamente 116 nanómetros.

Los hilos, dicen los investigadores, constan de al menos dos capas exteriores de lípidos (grasas) y en su interior hay numerosas fibrillas que no están trenzadas, como suponían, sino que están dispuestas de manera longitudinal y están apretadas unas junto a otras. "No están retorcidas, como cabía imaginar, así que ahora sabemos que no es necesario retorcerlas cuando se intenta crear seda de araña sintética", afirma Iachina.

Simulaciones de ordenador para replicar el material

Este descubrimiento nos acerca a la producción de hilos de araña artificiales con unas propiedades mecánicas que nos permitirían sustituir al kevlar, el poliéster o la fibra de carbono en los procesos industriales, la construcción o el diseño de textiles ultraresistentes.

La doctora Iachina ya está buscando maneras de producir este material de manera artificial y esta aprovechando su postdoctorado en los laboratorios del Massachusetts Institute of Technology (MIT) para producir simulaciones por ordenador que le permitan replicar el proceso natural que llevan a cabo las arañas. "En este momento, estoy haciendo simulaciones por ordenador de cómo las proteínas se transforman en seda. El objetivo es, por supuesto, aprender a producir seda de araña artificial, pero también me interesa contribuir a una mayor comprensión del mundo que nos rodea", asegura.