A seda de aranha é um dos materiais naturais mais notáveis, com propriedades excepcionais como alta resistência, elasticidade e biocompatibilidade.
No entanto, colher seda de aranha é difícil e ineficiente, pois as aranhas são territoriais e canibais.
Portanto, os cientistas têm procurado maneiras de produzir seda de aranha artificialmente, usando métodos como engenharia genética, síntese química ou fiação biomimética.
Uma das abordagens mais promissoras é a utilização de bichos-da-seda geneticamente modificados, que já são amplamente utilizados para a produção comercial de fibras de seda.
Os bichos-da-seda têm muitas vantagens sobre as aranhas, como criação em larga escala, alta produtividade e fácil manipulação de seus genes.
Além disso, os bichos-da-seda secretam uma camada protetora de glicoproteínas e lipídios em suas fibras de seda, o que os ajuda a resistir à degradação causada por fatores ambientais.
Como os bichos-da-seda foram projetados para produzir seda de aranha
Num estudo recente publicado na revista Matter, cientistas na China relataram a primeira produção bem-sucedida de proteínas de seda de aranha inteiras usando bichos-da-seda geneticamente modificados.
O estudo foi liderado por Junpeng Mi, candidato a doutorado na Faculdade de Ciências Biológicas e Engenharia Médica da Universidade Donghua.
Os pesquisadores usaram uma combinação da tecnologia de edição de genes CRISPR-Cas9 e microinjeções para introduzir genes de proteínas da seda de aranha no DNA dos bichos-da-seda.
Os genes da proteína da seda da aranha foram derivados de duas espécies de aranhas: Nephila clavipes e Araneus ventricosus.
Os pesquisadores escolheram esses genes porque eles codificam a espidroína ampulada principal (MaSp), que é o principal componente da seda da dragline, o tipo mais forte e resistente de seda de aranha.
Para começar, os pesquisadores injetaram centenas de milhares de ovos fertilizados do bicho-da-seda com os genes da proteína da seda da aranha e depois os examinaram para uma integração bem-sucedida usando microscopia de fluorescência.
Os bichos-da-seda que tinham os genes da proteína da seda da aranha em seu genoma apresentavam fluorescência vermelha nos olhos, indicando que a edição genética funcionou.
Depois, os pesquisadores criaram os bichos-da-seda transgênicos e coletaram seus casulos. Eles extraíram as fibras de seda dos casulos usando um método de enrolamento forçado, que envolve ferver os casulos em água e depois retirar as fibras manualmente.
Eles analisaram as fibras usando várias técnicas, como microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia infravermelha com transformada de Fourier e testes de tração.
Quais são os benefícios e aplicações da seda de aranha do bicho-da-seda
Os pesquisadores descobriram que os bichos-da-seda transgênicos produziam fibras que continham proteínas da seda do bicho-da-seda e proteínas da seda da aranha.
A proporção de proteínas da seda da aranha em relação às proteínas da seda do bicho-da-seda variou dependendo do tipo e do número de genes da proteína da seda da aranha inseridos nos bichos-da-seda.
A proporção mais elevada alcançada foi de cerca de 35%, o que significa que mais de um terço da fibra era composta por proteínas de seda de aranha.
Além disso, os pesquisadores descobriram que as proteínas da seda da aranha melhoravam as propriedades mecânicas das fibras.
As fibras produzidas pelos bichos-da-seda transgênicos eram seis vezes mais resistentes que o Kevlar usado em coletes à prova de balas e tinham maior resistência à ruptura e alongamento do que as fibras normais de seda do bicho-da-seda.
As fibras também apresentavam maior estabilidade térmica e resistência à água do que as fibras normais de seda do bicho-da-seda.
Os pesquisadores concluíram que seu estudo demonstrou uma técnica viável e escalável para a produção de fibras de seda de aranha usando bichos-da-seda geneticamente modificados.
Eles sugeriram que esta técnica poderia ser usada para fabricar uma alternativa ecologicamente correta às fibras comerciais sintéticas, como o náilon, que podem liberar microplásticos nocivos no meio ambiente e são frequentemente produzidos a partir de combustíveis fósseis que geram emissões de gases de efeito estufa.
Segundo os pesquisadores, eles prevêem diversas aplicações para fibras de seda de aranha de bichos-da-seda, como suturas cirúrgicas, coletes à prova de balas, têxteis inteligentes, dispositivos biomédicos e materiais aeroespaciais.
Eles disseram que sua técnica poderia ser melhorada otimizando a expressão e secreção de proteínas da seda da aranha nos bichos-da-seda, bem como modificando outros genes relacionados à qualidade e ao desempenho da fibra.
O estudo foi apoiado por doações da Fundação Nacional de Ciências Naturais da China, da Comissão Municipal de Ciência e Tecnologia de Xangai e da Universidade Donghua.
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