Los científicos crean fibra de seda que imita los poderes de Spider-Man para lanzar telarañas

Parece sacado de un cómic: un material que sale disparado de una aguja y se solidifica formando una fibra capaz de levantar objetos 80 veces su propio peso. Pero aquí no estamos hablando de ficción.

Investigadores del Silklab de la Universidad de Tufts han desarrollado un fluido pegajoso a base de seda que instantáneamente se convierte en un material fibroso cuando se lanza, evocando los poderes del icónico Spider-Man para desafiar la gravedad y pegar la red.

Sin embargo, por mucho que quieras canalizar el superhéroe que llevas dentro, todavía no es lo suficientemente fuerte como para llevar a una persona a través del horizonte de la ciudad. De todos modos, por primera vez tenemos tecnología real de lanzamiento de redes.

“Como científicos e ingenieros, navegamos en la frontera entre la imaginación y la práctica. Ahí es donde ocurre toda la magia», afirmó Fiorenzo G. Omenetto, uno de los autores del estudio y director de Silklab.

“Podemos inspirarnos en la naturaleza. Podemos inspirarnos en los cómics y la ciencia ficción. En este caso, queríamos aplicar ingeniería inversa a nuestro material de seda para que se comportara como la naturaleza lo diseñó originalmente y los escritores de cómics lo imaginaron», añadió.

Hacer fibra de seda de Spider-Man

La creación de la fibra de seda ocurrió por accidente. Marco Lo Presti, autor principal del estudio y profesor asistente en la Universidad de Tufts, estaba tratando de crear adhesivos fuertes utilizando fibroína de seda, la proteína producida por los gusanos de seda (Bombyx mori) que da a la seda su fuerza y ​​flexibilidad. Fue entonces cuando notó algo inusual.

«Mientras limpiaba mi cristalería (que contiene fibroína de seda) con acetona, noté que se formaba un material parecido a una red en el fondo del vaso», dijo Marco Lo Presti.

Descubrió que cuando se mezcla con acetona, la fibroína de seda se convierte en un hidrogel semisólido. Agregue un poco de dopamina a esta mezcla y la solución líquida se solidifica casi instantáneamente en fibras de seda pegajosas cuando se expone al aire. Esto mejoró significativamente la adhesividad de la fibra y la resistencia a la tracción.

Sin embargo, Presti y su equipo no se quedaron ahí. Querían mejorar aún más las propiedades de este material, por eso añadieron quitosano. Aumentó la adhesividad y la resistencia a la tracción de la fibra de seda inspirada en el hombre araña 18 y 200 veces, respectivamente. El quitosano es una sustancia natural que se encuentra en los caparazones de insectos y crustáceos. No es tóxico, es biodegradable y se utiliza como conservante en diversos productos medicinales y alimentarios.

A continuación, crearon un pequeño dispositivo con una aguja que disparaba seda líquida a cualquier objeto que el usuario quisiera tocar. Durante las pruebas, reemplazaron los pernos de acero utilizando fibra de seda. Los pernos estaban a 12 cm (5 pulgadas) de distancia de la aguja y pesaban aproximadamente 80 veces más que la fibra de seda.

“Estamos demostrando una forma de disparar una fibra desde un dispositivo, luego adherirnos y capturar un objeto a distancia. En lugar de presentar este trabajo como material bioinspirado, en realidad es material inspirado en superhéroes”, dijo Presti.

¿Por qué no utilizar seda de araña?

Si bien este nuevo material genera comparaciones con la telaraña de Spider-Man, los investigadores trabajaron con seda de gusanos de seda, como la que se encuentra en la ropa, en lugar de seda de la araña.

La seda de araña es una de las sustancias naturales más fuertes, incluso superando al acero en resistencia en relación con su peso. Y en comparación con la fibroína de seda de los gusanos de seda, la seda de araña es casi mil veces más fuerte, duradera y flexible.

Sin embargo, lo que hace especial a la fibra de seda es que se solidifica muy rápidamente y, como se fabrica en un laboratorio, los científicos tienen control total sobre sus propiedades. Pueden modificar la adhesividad y la resistencia del material según los requisitos, lo que lo convierte en una opción atractiva para muchas aplicaciones, incluidos robots blandos, adhesivos industriales, administración de fármacos, sensores biodegradables, ingeniería de tejidos, etc.

En cambio, la seda de araña natural no tiene una fórmula única para su producción, ya que sus propiedades pueden variar mucho entre las distintas especies de arañas. Los esfuerzos anteriores para producir seda de araña artificial han sido decepcionantes y varias empresas emergentes prometedoras basadas en seda de araña han fracasado a lo largo de los años.

Los investigadores ahora planean mejorar aún más las propiedades de su fibra de seda. Si bien oscilar entre rascacielos puede ser todavía una fantasía lejana, las posibilidades en la ciencia de los materiales parecen más fuertes que nunca.

El estudio se publica en la revista. Materiales funcionales avanzados.