Seda de aranha é aprimorada com biotecnologia

O processo é simples, facilitando a criação de uma nova classe de suportes para o desenvolvimento celular.
[Imagem: Gregor Lang et al. - 10.1002/anie.202115232]

Melhorando a seda de aranha

A seda de aranha é atóxica, biocompatível e praticamente não atrai micróbios e bactérias.

Essas propriedades tornam esse material natural um candidato ideal para um sem-número de aplicações biomédicas, incluindo servir como meio de suporte para o crescimento de células.

Usar a seda de aranha na sua forma original, no entanto, faz com que os processos biológicos se desdobrem lentamente, além de requerer etapas preparatórias complicadas.

Com essas deficiências em mente, Gregor Lang e seus colegas da Universidade de Bayreuth (Alemanha), desenvolveram uma técnica que permitiu otimizar o produto natural de mais de uma forma simultaneamente.

Usando uma abordagem biotecnológica, Lang criou fibras de seda de aranha de dupla face: Um lado das fibras é adequado para a adesão celular, enquanto o outro lado pode ser usado para anexar fatores de crescimento ou outras substâncias para ajudar no desenvolvimento das células.

Micrografia das sedas de aranha otimizadas, mostrando claramente suas duas faces.
[Imagem: Gregor Lang et al. - 10.1002/anie.202115232]

Fibras Janus

Além de modificar uma proteína original da seda de aranha, a equipe produziu fibras de seda de aranha "Janus". Na mitologia romana, Janus é o deus que tem duas faces, uma delas voltada para frente, o porvir, e a outra voltada para trás, avaliando o que já se passou.

Da mesma forma, a seda contém duas proteínas otimizadas de forma diferente. Um lado das fibras foi formado a partir de uma proteína na qual a equipe substituiu um único aminoácido, o que reverteu a carga líquida (de negativa para positiva) da proteína: "A superfície do material torna-se então mais atraente para as células," explicou o professor Thomas Scheibel.

O outro lado das fibras foi formado a partir de uma proteína de seda de aranha à qual a equipe adicionou o aminoácido cisteína. A adição da cisteína torna possível empregar a "química do clique", um método de funcionalização de materiais em que as substâncias parceiras de uma reação reagem tão facilmente umas com as outras que é como se tivessem simplesmente se encaixado uma na outra, com um clique.

Fios de ouro

As fibras de seda da aranha Janus foram então revestidas com nanopartículas de ouro, mostrando-se excelentes para estimular o crescimento de células musculares, incluindo as cardíacas, e células nervosas.

"Os músculos são excitados por impulsos elétricos, que podem ser produzidos usando um 'fio de ouro' feito de fibras de seda de aranha," explicou Scheibel.

E outras modificações podem ser ainda mais promissoras: Os pesquisadores estão investigando a ligação de fatores de crescimento usando a química do clique. Estas substâncias não apenas promoveriam a aderência das células à superfície, mas também o crescimento direcionado e mais rápido das células nervosas ao longo de uma tala.