La seta di ragno sintetizzata da bachi da seta geneticamente modificati: una rivoluzione nel campo dei materiali
Una scoperta rivoluzionaria
Scienziati cinesi hanno ottenuto con successo la sintesi di seta di ragno da bachi da seta geneticamente modificati, producendo fibre molto più resistenti del Kevlar. Questo studio innovativo, pubblicato sulla rivista Matter, presenta un’alternativa potenzialmente ecologica alle fibre sintetiche commerciali. Le scoperte hanno implicazioni enormi, che vanno dalle suture chirurgiche alle innovazioni nei campi militare, aerospaziale e biomedico.
Un metodo innovativo
Gli scienziati in Cina hanno sviluppato un metodo per produrre seta di ragno da bachi da seta geneticamente modificati, offrendo un’alternativa forte e sostenibile alle fibre sintetiche con applicazioni in vari settori. Hanno sintetizzato la seta di ragno da bachi da seta geneticamente modificati, producendo fibre sei volte più resistenti del Kevlar utilizzato nei giubbotti antiproiettile. Lo studio, pubblicato il 20 settembre sulla rivista Matter, è il primo a produrre con successo proteine della seta di ragno a lunghezza intera utilizzando bachi da seta. Le scoperte dimostrano una tecnica che potrebbe essere utilizzata per produrre un’alternativa ecologica alle fibre sintetiche commerciali come il nylon.
La commercializzazione della seta di ragno
“La seta del baco da seta è attualmente l’unica fibra di seta animale commercializzata su larga scala, con tecniche di allevamento ben consolidate”, ha detto Mi. “Di conseguenza, l’uso di bachi da seta geneticamente modificati per produrre seta di ragno consente una commercializzazione su larga scala a basso costo”.
La sostenibilità della seta di ragno
Gli scienziati hanno considerato la seta di ragno come un’alternativa sostenibile alle fibre sintetiche, che possono rilasciare microplastiche nocive nell’ambiente e sono spesso prodotte da combustibili fossili che generano emissioni di gas serra. Ma cercare alternative in natura non è senza sfide. I processi precedentemente sviluppati per filare la seta di ragno artificiale hanno faticato ad applicare uno strato superficiale di glicoproteine e lipidi alla seta per aiutarla a resistere all’umidità e all’esposizione alla luce solare, uno strato di “pelle” anti-invecchiamento che i ragni applicano alle loro ragnatele.
Una soluzione innovativa
I bachi da seta geneticamente modificati offrono una soluzione a questo problema, dice Mi, poiché i bachi da seta rivestono le loro fibre con uno strato protettivo simile. “La seta di ragno si presenta come una risorsa strategica che necessita urgentemente di essere esplorata”, ha detto Junpeng Mi, candidato al dottorato presso il College of Biological Science and Medical Engineering presso la Donghua University e primo autore dello studio. “L’eccezionale prestazione meccanica delle fibre prodotte in questo studio detiene una promessa significativa in questo campo. Questo tipo di fibra può essere utilizzato come suture chirurgiche, rispondendo a una domanda globale che supera i 300 milioni di procedure all’anno”.
Possibili applicazioni future
Le fibre di seta di ragno potrebbero anche essere utilizzate per creare indumenti più confortevoli e tipi innovativi di giubbotti antiproiettile, dice Mi, e potrebbero avere applicazioni nei materiali intelligenti, nel settore militare, nella tecnologia aerospaziale e nell’ingegneria biomedica.
Il processo di sintesi e le sfide
Per filare la seta di ragno dai bachi da seta, Mi e il suo team hanno introdotto i geni delle proteine della seta di ragno nel DNA dei bachi da seta in modo che fossero espressi nelle loro ghiandole utilizzando una combinazione di tecnologia di editing genetico CRISPR-Cas9 e centinaia di migliaia di microiniezioni in uova di baco da seta fecondate. Le microiniezioni hanno rappresentato “una delle sfide più significative” nello studio, ha detto Mi, ma quando ha visto gli occhi dei bachi da seta brillare di rosso sotto il microscopio a fluorescenza, un segno che l’editing genetico era stato un successo, era euforico.
Modifiche e prospettive future
I ricercatori hanno anche dovuto eseguire modifiche di “localizzazione” sulle proteine della seta di ragno transgenica in modo che interagissero correttamente con le proteine nelle ghiandole del baco da seta, garantendo che la fibra fosse filata correttamente. Per guidare le modifiche, il team ha sviluppato un “modello di struttura di base minima” della seta del baco da seta. “Questo concetto di ‘localizzazione’, introdotto in questa tesi, insieme al modello strutturale minimo proposto, rappresenta una significativa deviazione dalla ricerca precedente”, dice Mi. “Siamo fiduciosi che la commercializzazione su larga scala sia all’orizzonte”.
Nel futuro, Mi prevede di utilizzare le intuizioni sulla resistenza e la forza delle fibre di seta di ragno sviluppate nello studio attuale per sviluppare bachi da seta geneticamente modificati che producono fibre di seta di ragno sia da amminoacidi naturali che ingegnerizzati. “L’introduzione di oltre cento amminoacidi ingegnerizzati detiene un potenziale illimitato per le fibre di seta di ragno ingegnerizzate”, dice Mi.