Hay dos características que trabajan juntas para hacer que la seda de araña sea tan fuerte y resistente.

Hannes Schniepp dice que la estructura molecular de la proteína a partir de la cual se hila la seda, la primera parte del secreto de la araña, se conoce bastante bien.

"La biología moderna nos ha dado las herramientas para ejecutar una secuencia, ", Dijo Schniepp." Pero eso es sólo un paso ".

Schniepp es profesor asociado en el Departamento de Ciencias Aplicadas de William &Mary. Él y su laboratorio han estado trabajando en la ingeniería inversa del segundo paso:cómo el aparato giratorio de la araña procesa y organiza mecánicamente la proteína. Algunas arañas han desarrollado órganos para extruir hebras que, por su tamaño, son mucho más fuertes que el acero. Han recibido nuevos fondos de la National Science Foundation para continuar su investigación.

El laboratorio se centra en arañas reclusas pardas, que Schniepp compara con el gremio de legendarios herreros asiáticos.

"Los herreros que trabajaban para los samuráis en Japón descubrieron una forma muy complicada de hacer hojas que eran mejores que cualquier otra espada, ", dijo." Todo fue en la forma en que trataron el material.

"En el final, la hoja todavía está hecha de hierro y carbono, pero si los trata de la manera correcta, obtienes un producto sobresaliente, " él continuó.

Los herreros japoneses no discutieron los secretos de su oficio y tampoco la reclusa parda. De modo que el laboratorio de Schiepp utiliza una serie de instrumentos y técnicas para inferir el método de la araña a partir de detalles, examen minucioso del material web.

Schniepp y otros científicos de materiales están interesados ​​en aprender los secretos de la reclusa parda como un primer paso esencial para sintetizar la sustancia. Señala que su laboratorio también está interesado en otras sedas naturales.

"La araña reclusa parda como un sistema modelo realmente emocionante que nos brinda información única sobre cómo funciona la seda. Y hasta ahora, nos hemos centrado fuertemente en la reclusa parda, ", Dijo Schniepp." Pero creemos que lo que podemos aprender de la reclusa se aplica también a otras sedas:otras sedas de araña e incluso la seda de gusano de seda. Por lo tanto, estamos ampliando nuestro alcance para obtener una comprensión más general de las sedas:cómo funcionan, su mecánica interior ".

Señaló que existe un "amplio espectro" de posibles usos para las proteínas sintéticas inspiradas en las fibras producidas por insectos y arácnidos. Es probable que los materiales basados ​​en sustancias naturales sean más sostenibles desde el punto de vista medioambiental que la cosecha actual de plásticos fabricados a partir de combustibles fósiles. Por ejemplo, Schniepp imagina una botella de agua hecha de una proteína.

"Así que bebes el agua, ", dice." Y luego, cuando hayas terminado, puede comerse el biberón y obtener su dosis diaria de proteína. O simplemente puede tirarlo afuera y algún animal vendrá y se lo comerá ".

El amanecer de la era de sustancias sintéticas tan útiles está sobre nosotros, Dijo Schniepp. Mencionó una empresa nueva en California que está creando ropa de diseñador:"costosa, con un precio muy alto ", de una seda sintética.

El objetivo del laboratorio de Schniepp es avanzar en la comprensión de las sedas naturales y cómo se producen para que las versiones sintéticas puedan ampliarse para la producción en masa más allá de los mercados boutique.

"Empiece por hacer pequeñas cantidades, " él dijo, "y, naturalmente, serán costosos. Pero a medida que aprenda más, aprendes a optimizar y se vuelve cada vez más barato ".

El laboratorio de Schniepp ha estado estudiando la seda de la araña reclusa parda durante cinco años y ha realizado contribuciones significativas para desentrañar los secretos de la araña. Su trabajo ha despejado el camino para una mejor comprensión de la seda de la reclusa parda.

"Antes, la gente tenía todo tipo de modelos complejos de cómo se ve la fibra de seda y qué hace que una fibra de seda sea tan fuerte. Pero siempre fue muy difícil confirmar esto directamente, ", dijo." La evidencia experimental fue realmente escasa ".

Pero la reclusa hace una seda que tiene una forma diferente a la de otras arañas, un hecho que el laboratorio de Schniepp pudo utilizar para descubrir una nueva forma de mirar dentro de la estructura de la hebra de seda. "Y lo que aprendimos es que esta cinta está formada completamente por nanofibrillas, ", explicó:hebras que son 3, 000 veces más delgado en diámetro que un cabello humano.

También informaron que la seda está formada por nanofibrillas individuales colocadas en paralelo, no retorcidas como las hebras de una cuerda. Otro hallazgo es que la reclusa parda aumenta la fuerza de la seda al girar pequeños bucles en cada hebra.

La nueva financiación de la NSF permitirá que el laboratorio continúe examinando la naturaleza de las nanofibrillas, utilizando microscopía y espectroscopía avanzadas. El objetivo es completar la comprensión de la seda, desde el nivel molecular hasta la longitud de toda la fibra de seda.

Los miembros del laboratorio de Schniepp incluyen estudiantes universitarios y doctores. estudiantes de William &Mary. Schniepp dice que continuará con los programas de extensión a los estudiantes STEM de K-12.

"Hemos tenido estudiantes de secundaria en nuestro laboratorio. Ofrecemos pasantías de verano a estudiantes de secundaria; tuve varios estudiantes que hicieron una pasantía de investigación de último año de la Escuela de Ciencia y Tecnología del Gobernador en Hampton, ", Dijo Schniepp." Realmente podemos llegar a personas de todos los niveles y hacer que se entusiasmen con esta investigación y tal vez influir en algunos de ellos para que elijan una carrera en STEM y ayuden a promover estas nuevas tecnologías ".