Investigadores del Instituto de Tecnología de Massachusetts estudiaron el modo en que las arañas tejen su tela con el fin de elaborar materiales similares, que por su resistencia podrían ser usados para fabricar ligamentos y tendones artificiales, paracaídas, chalecos antibalas o hacer mejores suturas quirúrgicas.

(16/11/06 – Agencia CyTA-Instituto Leloir. Por Bruno Geller) – Diversos procesos físicos y químicos confieren a las telarañas una fuerza y una durabilidad que son extraordinarias. Investigadores del MIT, encabezados por Gareth H. McKinley, profesor de ingeniería mecánica, estudiaron el modo de producción del hilo de seda de la araña con la esperanza de reproducir el proceso artificialmente, según revela la revista científica The Journal of Experimental Biology de noviembre.

Con el fin de acercarse a ese objetivo, eligieron como objeto de estudio a la araña de seda dorada, conocida con el nombre científico de Nephila clavipes. Ese arácnido crea una telaraña tan fuerte que puede atrapar pequeños pájaros. Incluso, en algunas costas del Pacífico Sur, algunos pescadores suelen recoger esas telarañas para hacer redes.

Los autores del trabajo estudiaron las glándulas, ubicadas en el abdomen de las arañas, que producen la seda con la que se fabrican las telarañas. Extrajeron microscópicas cantidades de esa seda, que tiene una consistencia semejante a la del gel y la sometieron a diversas pruebas físicas y químicas.

Utilizaron un aparato llamado microrreómetro para caracterizar cuantitativamente ciertas propiedades que determinan el comportamiento fluidomecánico de fluidos no newtonianos, es decir, aquellos cuya viscosidad varía con el gradiente de tensión que se les aplica. Con ese dispositivo manipularon gotas diminutas de la seda y estudiaron el comportamiento de ese material bajo diferentes fuerzas. Los científicos pusieron esas gotas entre placas de metal que se movían, acercándolas o alejándolas, a fin de determinar cuán pegajosas y resistentes eran.

McKinley y sus colegas observaron que la seda se alarga como un filamento y se va secando a medida que sale de las glándulas. Consiste en una solución basada en proteínas que pasa por diversos estados de forma irreversible, como la clara de huevo, otro fluido no newtoniano, que se convierte en un material sólido elástico a partir de un estado similar al de un gel acuoso.

El secreto de las telarañas

Los investigadores aseguran que la clave de la seda de las arañas son los polímeros de aminoácidos. Los plásticos, algunos materiales de la Estación Espacial Internacional, y el Kevlar ó poliparafenileno tereftalamida -un material que se usa en la industria aeronáutica, para fabricar ropa resistente como chalecos antibalas, y también en equipamiento para deportes extremos- están compuestos de polímeros cuyas unidades básicas son los aminoácidos. A su vez, las proteínas están formadas por polímeros de aminoácidos que pueden ser flexibles o duros, solubles al agua o insolubles, y muy resistentes al calor y a diversos químicos.

La seda de las arañas estudiada por los científicos del MIT está compuesta por polímeros de aminoácidos en un 30 a 40 por ciento, el resto es agua. A partir de esos elementos, las glándulas de esos arácnidos son capaces de sintetizar proteínas y dar a lugar a una fibra insoluble.

“Lo más sorprendente del estudio fue ver el modo en que se teje un material que se basa en una solución acuosa y que produce una fibra que no se vuelve a disolver”, afirmó MacKinley y continuó: “Lo que comenzó como una solución basada en agua se transforma en un material impermeable al agua.”

Las arañas secretan un chorro de ese denso gel, que es la seda, luego usan sus patas traseras y aprovechando el peso de su cuerpo y la gravedad, elongan el gel hasta formar un hilo fino. Las largas moléculas de las proteínas de la seda son como fideos que se van enredando hasta formar una telaraña muy resistente.

Los investigadores sostienen que la sorprendente fuerza de las telarañas se basa en la exquisita forma con la que las arañas tejen las fibras de proteínas.

Telarañas artificiales

McKinley y sus colegas pretenden reproducir artificialmente lo que las arañas hacen con naturalidad. Mediante el uso de la nanotecnología – conjunto de técnicas que se utilizan para manipular la materia a la escala de átomos y moléculas –, se podrían sintetizar polímeros para fabricar materiales similares a las telarañas.

“Estamos interesados en crear materiales artificiales que igualen o superen a la seda natural de las arañas”, subraya McKinley.

El experto y el resto de los científicos notaron que a medida que la seda se alargaba, se enredaba y se secaba, se iban formando diminutas estructuras cristalinas que reforzaban la telaraña. Según McKinley, la nanotecnología es una herramienta que podría generar pequeñas estructuras similares con el propósito de brindar una mayor resistencia a las telarañas artificiales.

Una seda artificial que imite a la seda natural de las arañas podría tener diversas utilidades, dado que su manipulación permitiría fabricar ligamentos y tendones artificiales, paracaídas, chalecos antibalas o hacer mejores suturas quirúrgicas.