¿Próximamente prendas de fibras musculares más resistentes que el Kevlar?

Usar ropa hecha de fibras musculares puede parecer un poco extraño, pero si estas fibras pueden soportar más energía antes de romperse que el algodón, el nailon o incluso el Kevlar, ¿por qué no? No te preocupes, estos “músculos” podrían producirse sin dañar a un solo animal.

La biología es una fuente de inspiración para el diseño de materiales. De hecho, la naturaleza puede ofrecer muchos materiales biodegradables de alto rendimiento a partir de materias primas renovables a través de procesos acuosos de baja energía. Algunos ejemplos son las sedas de araña excepcionalmente fuertes o la resina de insectos altamente elástica. Las fibras musculares son otra. De hecho, los investigadores han intentado diseñar materiales con propiedades similares a las de los músculos para diversas aplicaciones, como la robótica blanda.

Desafortunadamente, la mayoría de estos materiales naturales no pueden explotarse fácilmente, ya que son producidos en cantidades limitadas por organismos de crecimiento lento. Para facilitar el uso práctico y el desarrollo de estos materiales renovables de alto rendimiento, los investigadores están recurriendo a estrategias de producción microbiana.

Producción microbiana de titina

Como parte de un estudio, un equipo de la Universidad de Washington (St. Louis) ha encontrado una forma de utilizar bacterias Escherichia coli para producir proteína muscular sintética. Más concretamente, los investigadores desarrollaron un enfoque de química sintética para polimerizar proteínas dentro de microbios modificados. Esto permitió que las bacterias produjeran la proteína muscular de alto peso molecular, titina (uno de los tres principales componentes proteicos del tejido muscular), que luego se hilaba en fibras.

Para permitir que estos microbios produzcan tales proteínas (las más grandes de la naturaleza, unas cincuenta veces el tamaño de una bacteria promedio), los investigadores modificaron genéticamente los microorganismos para que pudieran reconstruir segmentos más pequeños de estas moléculas. Luego utilizaron un proceso de hilado en húmedo para convertirlos en fibras de unas diez micras de diámetro (una décima parte del grosor de un cabello humano).

Fibras musculares de la bacteria E coli
Bacterias de la especie Escherichia coli Créditos: Wikipedia

Luego, el equipo analizó la estructura de estas fibras para identificar los mecanismos moleculares que permiten su combinación única de tenacidad, resistencia y capacidad de amortiguación excepcionales. Es solo el comienzo, pero eventualmente estas fibras podrían hacer posible fabricar ropa o equipo de protección más fuerte que Kevlar según los investigadores.

Dado que este material es casi idéntico a las proteínas que se encuentran en el tejido muscular, también podría ser biocompatible y, por lo tanto, tener muchos posibles aplicaciones biomédicas (suturas, ingeniería de tejidos, implantes biomédicos o incluso prótesis).