Un equipo de investigadores ha fabricado versiones microscópicas de los capullos hechos por gusanos de seda. Las diminutas cápsulas, que son invisibles a simple vista, puede proteger materiales moleculares sensibles, y podría resultar una tecnología importante en áreas como la ciencia de los alimentos, biotecnología y medicina.

Las cápsulas se fabricaron en la Universidad de Cambridge mediante un proceso de microingeniería especialmente desarrollado. El proceso imita a microescala la forma en que los gusanos de seda Bombyx mori hilan los capullos de los que se cosecha la seda natural. Las cápsulas de escala micrométrica resultantes comprenden una capa sólida y resistente de nano-fibrillas de seda que rodean y protegen un centro de carga líquida. y son más de mil veces más pequeños que los creados por los gusanos de seda.

Escribiendo en el diario Comunicaciones de la naturaleza , el equipo sugiere que estos "micrococoons" son una posible solución a un problema tecnológico común:cómo proteger moléculas sensibles que tienen potenciales beneficios nutricionales o para la salud, pero puede degradar y perder fácilmente estas cualidades favorables durante el almacenamiento o procesamiento.

El estudio sostiene que sellar tales moléculas en una capa protectora de seda podría ser la respuesta, y que los micrococos de seda que son demasiado pequeños para verlos (o saborearlos) podrían usarse para albergar pequeñas partículas de "carga" molecular beneficiosa en varios productos, como cosméticos y alimentos.

La misma tecnología también podría usarse en productos farmacéuticos para tratar una amplia gama de enfermedades graves y debilitantes. En el estudio, Los investigadores demostraron con éxito que los micrococos de seda pueden aumentar la estabilidad y la vida útil de un anticuerpo que actúa sobre una proteína implicada en enfermedades neurodegenerativas.

El trabajo fue realizado por un equipo internacional de académicos de las Universidades de Cambridge, Oxford y Sheffield en el Reino Unido; el Instituto Federal Suizo de Tecnología en Zúrich, Suiza; y el Instituto de Ciencias Weizmann en Israel. El estudio fue dirigido por el profesor Tuomas Knowles, miembro del St John's College de la Universidad de Cambridge y codirector del Centro de Enfermedades por Plegamiento incorrecto de las proteínas.

"Es un problema común en una variedad de áreas de gran importancia práctica tener moléculas activas que posean propiedades beneficiosas pero que son difíciles de estabilizar para el almacenamiento", dijo Knowles. "Conceptualmente simple, pero poderoso, La solución es ponerlos dentro de pequeñas cápsulas. Estas cápsulas suelen estar hechas de polímeros sintéticos, que puede tener varios inconvenientes, y recientemente hemos estado explorando el uso de materiales totalmente naturales para este propósito. Existe la posibilidad de reemplazar los plásticos con materiales biológicos sostenibles, como la seda, para este propósito."

Dr. Ulyana Shimanovich, que realizó la mayor parte del trabajo experimental como investigador asociado postdoctoral del St John's College, dijo:"La seda es un ejemplo fantástico de material estructural natural. Pero tuvimos que superar el desafío de controlar la seda en la medida en que pudiéramos moldearla según nuestros diseños, que son mucho más pequeños que los capullos de seda natural ".

Dr. Chris Holland, compañero de trabajo y jefe del Grupo de Materiales Naturales en Sheffield agregó:"La seda es asombrosa porque mientras se almacena en forma líquida, girar lo transforma en un sólido. Esto se logra estirando las proteínas de la seda a medida que fluyen por un tubo microscópico dentro del gusano de seda ".

Para imitar esto los investigadores crearon un pequeño conducto de hilado artificial, que copia el proceso de hilado natural para hacer que la seda sin hilar se convierta en un sólido. Luego descubrieron cómo controlar la geometría de este autoensamblaje para crear conchas microscópicas.

Hacer cápsulas sintéticas convencionales puede ser un desafío de lograr de una manera respetuosa con el medio ambiente y a partir de materiales biodegradables y biocompatibles. La seda no solo es más fácil de producir; también es biodegradable y requiere menos energía para su fabricación.

"La seda natural ya se utiliza en productos como materiales quirúrgicos, para que sepamos que es seguro para el uso humano, ", Dijo el profesor Fritz Vollrath, jefe del Oxford Silk Group." el enfoque no cambia el material, sólo su forma ".

Los micrococos de seda también podrían ampliar el rango y la vida útil de las proteínas y moléculas disponibles para uso farmacéutico. Debido a que la tecnología puede preservar los anticuerpos, que de otra manera se degradaría, en capullos con paredes que pueden diseñarse para disolverse con el tiempo, podría permitir el desarrollo de nuevos tratamientos contra el cáncer, o afecciones neurodegenerativas como las enfermedades de Alzheimer y Parkinson.

Para explorar la viabilidad de las microcápsulas de seda a este respecto, los investigadores probaron con éxito los micrococos con un anticuerpo que se ha desarrollado para actuar sobre la alfa-sinucleína, la proteína que se cree que funciona mal al comienzo del proceso molecular que conduce a la enfermedad de Parkinson. Este estudio se llevó a cabo con el apoyo del Cambridge Centre for Misfolding Diseases, cuyo programa de investigación se centra en la búsqueda de formas de prevenir y tratar afecciones neurodegenerativas como el Alzheimer y el Parkinson.

"Algunas de las terapias más eficaces y más vendidas son los anticuerpos, "Michele Vendruscolo, codirector del Centro de Cambridge de enfermedades de plegamiento incorrecto, dijo. "Sin embargo, Los anticuerpos tienden a ser propensos a la agregación a las altas concentraciones necesarias para la administración. lo que significa que a menudo se cancelan para su uso en tratamientos, o tener que estar diseñado para promover la estabilidad ".

"Al contener tales anticuerpos en micrococos, como lo hicimos aquí, podríamos extender significativamente no solo su longevidad, sino también la gama de anticuerpos a nuestra disposición, ", Dijo Knowles." Estamos muy entusiasmados con las posibilidades de utilizar el poder de los microfluidos para generar tipos completamente nuevos de materiales artificiales a partir de proteínas totalmente naturales ".

El estudio, Microcooons de seda para estabilización de proteínas y encapsulación molecular, se publica en Comunicaciones de la naturaleza .