{"id":150033,"date":"2014-02-12T08:04:47","date_gmt":"2014-02-12T10:04:47","guid":{"rendered":"http:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/?p=150033"},"modified":"2017-03-10T17:09:42","modified_gmt":"2017-03-10T20:09:42","slug":"telas-de-laboratorio","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/telas-de-laboratorio\/","title":{"rendered":"Telas de laboratorio"},"content":{"rendered":"
\"Una

L\u00e9o Ramos<\/span>Una telara\u00f1a: resistencia y elasticidad trasladadas a un biopol\u00edmero elaborado con prote\u00ednasL\u00e9o Ramos<\/span><\/p><\/div>\n

En las pantallas de cine y en las historietas, el superh\u00e9roe se desplaza por la metr\u00f3polis colgado de resistentes hilos de seda, a los tambi\u00e9n usa para inmovilizar a los villanos que asolan la ciudad. En lo que dependa de un grupo de cient\u00edficos brasile\u00f1os encabezados por El\u00edbio Rech, investigador de Embrapa Recursos Gen\u00e9ticos y Biotecnolog\u00eda, de Brasilia, dentro de algunos a\u00f1os esta ficci\u00f3n podr\u00e1, con ciertas adaptaciones, convertirse en realidad. Rech se encuentra al frente de un equipo cuyo objetivo consiste en fabricar fibras sint\u00e9ticas inspiradas en las telas de ara\u00f1a de la biodiversidad brasile\u00f1a. Ese biopol\u00edmero artificial, cuyo proceso de fabricaci\u00f3n en laboratorio ya se domina plenamente, podr\u00e1 usarse como materia prima para la fabricaci\u00f3n de una vasta gama de productos, entre ellos hilos biodegradables para suturas quir\u00fargicas, chalecos antibalas m\u00e1s livianos que los actuales, parachoques flexibles de autom\u00f3viles e incluso maleteros y otros componentes pl\u00e1sticos de aviones. Con un poco de imaginaci\u00f3n, estos hilos sint\u00e9ticos podr\u00e1n incluso dar origen a cuerdas ultrarresistentes, capaces de tener un uso similar al que les da a las suyas el Hombre Ara\u00f1a, el superh\u00e9roe de Marvel Comics.<\/p>\n

\u201cEste nuevo biomaterial, fabricado con la ayuda de herramientas de la biotecnolog\u00eda y la ingenier\u00eda gen\u00e9tica, te\u00f3ricamente podr\u00e1 utilizarse para una infinidad de aplicaciones que requieren flexibilidad, resistencia y biodegradabilidad en un mismo material\u201d, afirma El\u00edbio Rech. \u201cYa dominamos la tecnolog\u00eda de producci\u00f3n de hilos sint\u00e9ticos de telas de ara\u00f1a en laboratorio. Nuestro reto ahora consiste en definir una forma econ\u00f3mica, r\u00e1pida y segura de producirlo en gran escala\u201d. Las investigaciones, que empezaron nueve a\u00f1os atr\u00e1s, est\u00e1n a cargo de Rech y cuentan con la participaci\u00f3n de investigadores de la Universidad de S\u00e3o Paulo (USP), del Instituto Butantan y de la Universidad de Brasilia (UnB), adem\u00e1s de los cient\u00edficos Randy Lewis, de la Universidad de Utah, y David Kaplan, de la Universidad Tufts, ambas de Estados Unidos.<\/p>\n

\"066-069_Teia-de-aranha_216-01\"Infograf\u00edas: Ana Paula Campos e Yuri Vasconcelos \/ Ilustraciones: Alexandre Afonso<\/span><\/a>El inter\u00e9s en producir fibras que mimetizan la seda de las ara\u00f1as radica en que ese material re\u00fane propiedades \u00fanicas. Los hilos de las telara\u00f1as son al mismo tiempo resistentes y el\u00e1sticos. A modo de comparaci\u00f3n, puede decirse que el acero es altamente resistente, pero no es flexible. Elaborados con prote\u00ednas, los hilos de seda son biodegradables. Al efectuar el an\u00e1lisis molecular de este material, los cient\u00edficos brasile\u00f1os descubrieron que las ara\u00f1as de la biodiversidad brasile\u00f1a producen telas sumamente robustas y flexibles. \u201cUn cable del espesor de un bol\u00edgrafo tejido con hilos de telara\u00f1a, por ejemplo, podr\u00eda usarse para desplazar a un avi\u00f3n grande, tipo Boeing, sin cortarse\u201d, comenta el investigador de Embrapa. \u201cSabemos que la seda de las ara\u00f1as posee caracter\u00edsticas de flexibilidad y resistencia superiores a las de cualquier material existente, incluso que las del pol\u00edmero Kevlar, utilizado en la fabricaci\u00f3n de chalecos antibalas\u201d, dice Rech, quien es autor de diversos art\u00edculos sobre el tema, el m\u00e1s reciente de los cuales sali\u00f3 publicado en diciembre de 2013 en Nature Communications<\/i>, revista cient\u00edfica del grupo Nature<\/i>.<\/p>\n

El estudio publicado revela la compleja organizaci\u00f3n a escala nanom\u00e9trica de las prote\u00ednas contenidas en las telas de ara\u00f1a encontradas en Brasil. Esa organizaci\u00f3n estructural les confiere resistencia y elasticidad. En dicho art\u00edculo, escrito en coautor\u00eda con el bi\u00f3logo Luciano Silva, tambi\u00e9n de Embrapa, se revela por primera vez la nanoestructura de dichos hilos. \u201cMediante el empleo de microscop\u00eda de fuerza at\u00f3mica de alta resoluci\u00f3n, los detalles de cada fibra se ampliaron hasta 1.000 millones de veces, lo que nos permiti\u00f3 diferenciar, por ejemplo, entre las fibras m\u00e1s el\u00e1sticas y las m\u00e1s resistentes. El estudio permiti\u00f3 mejorar y acelerar nuestro dominio de la producci\u00f3n de fibras sint\u00e9ticas inspiradas en las telas de ara\u00f1a\u201d, explica Rech.<\/p>\n

Biof\u00e1bricas programadas
\n<\/b>El proceso de creaci\u00f3n de las fibras artificiales comprende el dominio de complejas t\u00e9cnicas de ingenier\u00eda gen\u00e9tica. La primera etapa para la fabricaci\u00f3n del biopol\u00edmero en laboratorio consisti\u00f3 en la detecci\u00f3n y el aislamiento de los genes de las gl\u00e1ndulas productoras de seda de cinco especies de ara\u00f1as (Nephila clavipes<\/i>, Argiope aurantia<\/i>, Nephylengys cruentata<\/i>, Parawixia bistriata<\/i> y Avicularia juruensis<\/i>) de tres diferentes biomas brasile\u00f1os: el bosque atl\u00e1ntico, el Amazonia y el cerrado o sabana. Posteriormente, los cient\u00edficos realizaron an\u00e1lisis moleculares, bioqu\u00edmicos, biof\u00edsicos y mec\u00e1nicos para estudiar dichos genes y comprender sus funciones. Con base en los resultados de los mismos, construyeron secuencias sint\u00e9ticas de ADN para la producci\u00f3n de hilos con resistencia y flexibilidad. Posteriormente, se clonaron los genes modificados con las nuevas secuencias de ADN y se los introdujo en el genoma de bacterias Escherichia coli<\/i>, programadas para actuar como biof\u00e1bricas. De este modo, las bacterias transg\u00e9nicas E. coli<\/i> pasaron a sintetizar en gran escala las prote\u00ednas recombinantes que forman los hilos de las telara\u00f1as, como si fuesen f\u00e1bricas naturales de la mol\u00e9cula. El siguiente paso consisti\u00f3 en la extracci\u00f3n de las prote\u00ednas de las bacterias. A tal fin, se solubiliz\u00f3 la masa de microorganismos (se la diluy\u00f3 en un medio l\u00edquido) y se la purific\u00f3 en una columna de extracci\u00f3n, donde se efectu\u00f3 la separaci\u00f3n de las prote\u00ednas del resto del material.<\/p>\n

\"An\u00e1lisis

L\u00e9o Ramos<\/span>An\u00e1lisis moleculares de telara\u00f1as de la biodiversidad brasile\u00f1a contribuir\u00e1n para la producci\u00f3n del biopol\u00edmeroL\u00e9o Ramos<\/span><\/p><\/div>\n

El desaf\u00edo final consisti\u00f3 en transformar las prote\u00ednas en la fibra propiamente dicha. En las ara\u00f1as, este proceso se lleva a cabo en un \u00f3rgano espec\u00edfico, llamado espirineta. \u00c9ste organiza las prote\u00ednas en la seda que la ara\u00f1a emplear\u00e1 para tejer sus telas. \u201cLo que hicimos fue simular ese \u00f3rgano. Con la ayuda de una jeringa especial que lo imita, produjimos los hilos en el laboratorio, con base en las prote\u00ednas extra\u00eddas de las bacterias\u201d, dice el investigador. Este proceso apareci\u00f3 explicado en un art\u00edculo publicado en Nature Protocols<\/i>, revista tambi\u00e9n del grupo Nature, en 2009. El texto llev\u00f3 las firmas de Rech y Daniela Bittencourt, de Embrapa, y de otros tres investigadores de la Universidad de Wyoming, Estados Unidos.<\/p>\n

Elevado costo
\n<\/b>Seg\u00fan Rech, aparte de resultar en aplicaciones destinadas a distintos sectores de la econom\u00eda, debido a que los estudios est\u00e1n relacionados con ara\u00f1as brasile\u00f1as, poseen otra ventaja, que consiste en que le agregan valor a la biodiversidad nacional. \u201cLa sostenibilidad es un aspecto importante en nuestro trabajo. Estudiamos la biodiversidad brasile\u00f1a empleando la tecnolog\u00eda de ADN recombinante como modelo de opci\u00f3n factible para la generaci\u00f3n de \u2018activos\u2019 y para agregar valor\u201d, dice. \u201cEl uso de la biolog\u00eda sint\u00e9tica y la ingenier\u00eda metab\u00f3lica abre la posibilidad de concretar la ingenier\u00eda de organismos, entre ellos bacterias, en car\u00e1cter de reactores destinados a la producci\u00f3n de las prote\u00ednas asociadas a la fabricaci\u00f3n de telara\u00f1as en gran escala y a un costo econ\u00f3micamente factible\u201d. En esto radica el mayor reto de los cient\u00edficos, a los efectos de dotar de uso comercial a las fibras sint\u00e9ticas para la fabricaci\u00f3n de una gran variedad de productos.<\/p>\n

\"\"Infograf\u00edas: Ana Paula Campos e Yuri Vasconcelos \/ Ilustraciones: Alexandre Afonso<\/span><\/a>La principal alternativa consiste en descubrir una \u201cf\u00e1brica natural\u201d que sintetice en gran escala las prote\u00ednas que dan origen al hilo. La t\u00e9cnica basada en el empleo de bacterias tiene un problema: el elevado costo del proceso. Por eso, Rech est\u00e1 probando producir la prote\u00edna en semillas de soja, y el grupo de Randy Lewis, de la University of Utah, hace lo propio con leche de cabra. Tanto en uno como en otro sistema, la mol\u00e9cula ser\u00eda extra\u00edda al final del proceso y transformada en fibra. \u201cNuestras investigaciones se encuentran en marcha a\u00fan, por eso todav\u00eda no es posible estimar cu\u00e1nto tiempo ser\u00e1 necesario para que el material est\u00e9 disponible en el mercado\u201d, dice.<\/p>\n

Investigaciones con la misma finalidad tambi\u00e9n se llevan cabo en otros pa\u00edses. El ej\u00e9rcito estadounidense, por ejemplo, adquiri\u00f3 hace algunos a\u00f1os un proyecto desarrollado por laboratorios canadienses destinado a la fabricaci\u00f3n de hilos sint\u00e9ticos de telara\u00f1a, y se aboca a la b\u00fasqueda de una forma de escalonar su producci\u00f3n. El cient\u00edfico Randy Lewis, socio de Rech, toma parte en esta iniciativa. \u201cEste proyecto marcha muy bien\u201d, dice el investigador de Embrapa. \u201cPero, hasta donde s\u00e9, ning\u00fan grupo de investigaci\u00f3n en el mundo ha logrado hasta el momento arribar a una soluci\u00f3n de bajo costo. Eso es lo que buscamos.\u201d<\/p>\n

Art\u00edculos cient\u00edficos
\n<\/em>SILVA,\u00a0L.P. y RECH,\u00a0E.L. Unravelling the biodiversity of nanoscale signatures of spider silk fibres<\/a>.\u00a0Nature Communications<\/strong>.\u00a018 dic. 2013.
\nTEUL\u00c9, F.\u00a0et al<\/em>. A protocol for the production of recombinant spider silk-like proteins for artificial fiber spinning<\/a>.\u00a0Nature Protocols<\/strong>. v. 4, n. 3, p. 341-55. 2009.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Fibras sint\u00e9ticas que mimetizan el trabajo de las ara\u00f1as","protected":false},"author":23,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[192],"tags":[281,312],"coauthors":[116],"class_list":["post-150033","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-tecnologia-es","tag-biotecnologia-es","tag-innovacion"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/150033","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/23"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=150033"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/150033\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=150033"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=150033"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=150033"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=150033"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}