Diz-se que a seda da aranha éum dos materiais mais fortes e resistentes da Terra. Agora, engenheiros da Washington University em St. Louis projetaram protea­nas ha­bridas de seda amila³ide e as produziram em bactanãrias modificadas. As fibras resultantes são mais fortes e mais resistentes do que algumas sedas naturais de aranha.

Sua pesquisa foi publicada na revista ACS Nano.

Para ser mais preciso, a seda artificial - apelidada de fibra de "amiloide polimanãrica" ​​- não foi tecnicamente produzida por pesquisadores, mas por bactanãrias geneticamente modificadas no laboratório de Fuzhong Zhang, professor do Departamento de Energia, Engenharia Ambiental e Quí­mica do Escola de Engenharia McKelvey.

Zhang já trabalhou com seda de aranha antes. Em 2018, seu laboratório projetou bactanãrias que produziram uma seda de aranha recombinante com desempenho equivalente a suas contrapartes naturais em todas as propriedades meca¢nicas importantes.

"Depois de nosso trabalho anterior, eu me perguntei se podera­amos criar algo melhor do que seda de aranha usando nossa plataforma de biologia sintanãtica", disse Zhang.

A equipe de pesquisa, que inclui o primeiro autor Jingyao Li, um Ph.D. estudante no laboratório de Zhang, modificou a sequaªncia de aminoa¡cidos das protea­nas da seda da aranha para introduzir novas propriedades, mantendo algumas das caracteri­sticas atraentes da seda da aranha.

Um problema associado a  fibra de seda de aranha recombinante - sem modificação significativa da sequaªncia natural de seda de aranha - éa necessidade de criar β-nanocristais, um componente principal da seda de aranha natural, que contribui para sua força. "As aranhas descobriram como girar as fibras com uma quantidade desejável de nanocristais", disse Zhang. "Mas quando os humanos usam processos de fiação artificiais, a quantidade de nanocristais em uma fibra de seda sintanãtica costuma ser menor do que sua contraparte natural."

Para resolver este problema, a equipe redesenhou a sequaªncia de seda introduzindo sequaªncias amila³ides que tem alta tendaªncia para formar β-nanocristais. Eles criaram diferentes protea­nas amila³ides polimanãricas usando três sequaªncias amila³ides bem estudadas como representantes. As protea­nas resultantes tinham menos sequaªncias de aminoa¡cidos repetitivas do que a seda da aranha, tornando-as mais fa¡ceis de serem produzidas por bactanãrias modificadas. Por fim, a bactanãria produziu uma protea­na amila³ide polimanãrica ha­brida com 128 unidades repetidas. A expressão recombinante da protea­na da seda da aranha com unidades de repetição semelhantes provou ser difa­cil.

Quanto mais longa for a protea­na , mais forte e resistente seráa fibra resultante. As protea­nas de 128 repetições resultaram em uma fibra com força gigapascal (uma medida de quanta força énecessa¡ria para quebrar uma fibra de dia¢metro fixo), que émais forte do que o aa§o comum. A resistência das fibras (uma medida de quanta energia énecessa¡ria para quebrar uma fibra) émaior do que o Kevlar e todas as fibras de seda recombinantes anteriores. Sua força e resistência são ainda maiores do que algumas fibras naturais de seda de aranha relatadas .

Em colaboração com Young- Shin Jun, professora do Departamento de Energia, Engenharia Ambiental e Quí­mica, e seu Ph.D. estudante Yaguang Zhu, a equipe confirmou que as altas propriedades meca¢nicas das fibras amila³ides polimanãricas realmente vão da quantidade aumentada de β-nanocristais.

Essas novas protea­nas e as fibras resultantes não são o fim da história das fibras sintanãticas de alto desempenho no laboratório de Zhang. Eles estãoapenas comea§ando. "Isso demonstra que podemos projetar biologia para produzir materiais que superam o melhor material da natureza", disse Zhang.