🕷️ PRODUCIR TELARAÑA ES HAZAÑA BIOLÓGICA: LA CIENCIA LA USA PARA ADMINISTRACIÓN DE FÁRMACOS Y EL CUIDADO DE HERIDAS
Por Alias K. Salem, Profesor de Ciencias Farmacéuticas de la Universidad de Iowa.
«Spider-Man: Brand New Day» convierte la producción orgánica de telarañas en un superpoder. En la película de 2026, el personaje de Tom Holland, Peter Parker, comienza a producir membrana dentro de su cuerpo y a dispararla desde las muñecas, en lugar de disparar fluido sintético de telaraña desde los lanzatelarañas mecánicas montadas en la muñeca que usaba en películas anteriores. El interruptor transforma una tecnología de superhéroes familiar en una habilidad biológica y resalta las espectaculares propiedades de la seda de araña real.
Los humanos no pueden disparar seda de araña desde sus cuerpos, pero los científicos han estudiado este asombroso material durante décadas, trabajando para adaptarlo a una variedad de aplicaciones tecnológicas.
Una telaraña puede parecer un solo tipo de hilo, pero en realidad es una estructura cuidadosamente diseñada y ensamblada con varios materiales. Como científico con experiencia en biomateriales, me fascina cómo la biología controla la seda, desde sus bloques de construcción proteica hasta la arquitectura de una red terminada, y cómo los científicos pueden adaptarla para aplicaciones médicas.
Una red es una estructura, no una sustancia
La seda de araña se refiere al material que las arañas producen para hacer telarañas. La red es la arquitectura construida a partir de ella, igual que el acero es un material y un puente es una estructura.
Todas las arañas fabrican seda, aunque muchas no construyen telarañas para capturar alimento. También utilizan seda para colgar cuerdas, refugios, estuches para huevos y envolver presas. Una cuerda de seguridad es un hilo de seda que se arrastra detrás de una araña y puede atraparla si la araña resbala o cae, de forma similar a la cuerda de seguridad de un escalador. Los tejedores de orbes son ejemplos especialmente útiles porque sus conocidas telarañas en forma de rueda combinan varios tipos de seda, cada uno con una función distinta. Las hembras de araña tejedora de orbes pueden poseer varios tipos de glándulas productoras o asociadas a la seda, cada una vinculada a una tarea diferente.
Para construir una telaraña, las arañas tejedoras de orbes utilizan seda resistente que forma el marco y los «radios» radiales de la telaraña. La espiral de captura es el hilo en bucle que rodea la telaraña y sostiene a los insectos después de que la atacan. Una seda altamente elástica forma la espiral de captura.
El marco de una red de orbes no es pegajoso, ya que el pegamento se asienta principalmente sobre la espiral de captura. Sus gotas contienen proteínas, agua, sales y pequeñas moléculas que ayudan a que el adhesivo se mantenga suave y pegajoso. Otras sedas protegen los huevos o sujetan hilos a una superficie. Otro tipo de seda proporciona andamios temporales.
Cómo una araña construye una telaraña
Una típica araña tejedora de orbes comienza por salvar una brecha, a veces soltando un hilo fino que flota con la brisa hasta alcanzar otra superficie. La araña refuerza esa línea, crea un marco y añade hilos radiales que se unen en un núcleo central.
A continuación, coloca una espiral temporal que actúa como andamio de construcción. Coloca la espiral adhesiva de captura sobre ese andamio, a menudo retirando el hilo temporal mientras trabaja. Los investigadores descubrieron que las arañas siguen patrones de movimiento distintos producidos en cada etapa de construcción.
La web completada también contiene información. Cuando un insecto toca la telaraña, las vibraciones de la fuerza viajan a lo largo de los hilos y ayudan a la araña a localizar a la presa.
Convertir proteína líquida en fibra
La seda de araña está compuesta principalmente por proteínas muy grandes llamadas spidroínas. Sus largas cadenas contienen secciones rígidas que se agrupan y secciones flexibles que se estiran. Cuando haces zoom, parecen pequeños bloques duros conectados por resortes moleculares.
Este tipo de proteína otorga a algunas sedas tanto resistencia como dureza, dos propiedades mecánicas relacionadas pero distintas. Las fibras fuertes pueden tirarse con mucha fuerza antes de romperse, mientras que las resistentes absorben mucha energía al estirarse.
La seda de araña puede tener una dureza extraordinaria, y la seda tejida por un tipo de araña llamada araña de corteza de Darwin es un ejemplo. Construye grandes redes a través de ríos, sostenidas por líneas de puentes que pueden alcanzar 80 pies (25 metros). En un estudio, su seda draglina —la seda resistente y no pegajosa utilizada para las partes estructurales de una telaraña— absorbió más de 10 veces más energía antes de romperse que el Kevlar, en comparación con el volumen.
Eso no significa que toda una red sea difícil de romper para una persona. La resistencia y la tenacidad describen el rendimiento de un material tras tener en cuenta la pequeña área o volumen de la sección transversal de un hilo. Cada hilo es extremadamente fino, y una telaraña contiene muy poca seda en total, por lo que la fuerza absoluta necesaria para romper varios hilos sigue siendo pequeña.
Una araña no almacena hilo terminado dentro de su cuerpo. Almacena proteínas de seda concentradas en un líquido a base de agua dentro de las glándulas de su abdomen. A medida que el líquido se mueve por un conducto que se estrecha, se elimina agua, el pH baja y cambia el equilibrio de iones. El flujo a través del conducto también ejerce fuerzas mecánicas que alinean las proteínas, que luego se ensamblan en una fibra sólida.
La araña realiza esta conversión a temperatura ambiente normal en un sistema basado en agua, sin el calor elevado ni los disolventes agresivos que suelen usarse para fabricar fibras sintéticas. Para un científico en biomateriales, ese proceso de fabricación puede ser tan impresionante como la fibra.
Desde telarañas hasta medicinas y reparación de tejidos
Como investigador en administración de fármacos e ingeniería de tejidos, veo una lección central en la seda de araña: el rendimiento de un material depende no solo de sus ingredientes, sino también de cómo los científicos los procesan y organizan.
En lugar de extraer seda de arañas, los investigadores estudian la seda colocando genes de seda en bacterias u otras células. Estas células fabrican proteínas de seda modificadas que los científicos pueden moldear en partículas, películas, geles, fibras y andamios porosos.
Para la administración de medicamentos, la seda puede actuar como un reservorio que contiene un medicamento y lo libera gradualmente dentro de tu cuerpo. En un estudio de laboratorio, partículas de seda de araña modificadas liberaron pequeñas moléculas a un ritmo casi constante durante unas dos semanas. Los investigadores también han explorado partículas de seda y geles para fármacos hechos a partir de proteínas, como tratamientos con insulina y anticuerpos. Estos sistemas siguen siendo experimentales, pero muestran cómo un material biodegradable podría proteger un medicamento y controlar su liberación.
La seda también puede formar un andamio: un marco temporal tridimensional que da espacio a las células para unirse, crecer y organizarse durante la reparación de tejidos. Los científicos añaden señales de unión celular u otras señales biológicas a la seda modificada. Estas señales indican a las células que se adhieran al andamiaje de seda.
Dependiendo de la lesión, un andamio puede cubrir una herida en la piel o implantarse dentro del cuerpo para cubrir o rellenar una zona de tejido dañado.
Los estudios en animales han probado la seda de araña recombinante como cobertura para heridas de quemaduras, mientras que los estudios de laboratorio han explorado estructuras basadas en seda diseñadas para apoyar el crecimiento celular y guiar la reparación nerviosa.
Mi equipo de investigación y yo hemos aplicado el mismo principio en andamios sintéticos impresos en 3D para la regeneración ósea. El andamiaje proporciona el mismo tipo de soporte físico que los andamios de seda mientras entrega instrucciones de ADN destinadas a fomentar que las células cercanas produzcan señales que apoyen el crecimiento de vasos sanguíneos y la reparación tisular.
La verdadera maravilla detrás de las telarañas
Los científicos aún no pueden reproducir completamente el control final de las arañas sobre la formación de la seda ni la compleja arquitectura de sus telarañas. Pero la seda de araña ya ha inspirado enfoques experimentales en la administración de fármacos, el cuidado de heridas y la ingeniería de tejidos. Spider-Man aporta el espectáculo, y las arañas reales aportan la sensacional ciencia de los materiales.
Fuente: Forbes