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Cientistas na China sintetizaram seda de aranha a partir de bichos-da-seda geneticamente modificados, produzindo fibras seis vezes mais resistentes do que o Kevlar usado em coletes à prova de balas. O estudo, publicado em 20 de setembro na revista Matéria, é o primeiro a produzir com sucesso proteínas de seda de aranha inteiras usando bichos-da-seda. As descobertas demonstram uma técnica que poderia ser usada para fabricar uma alternativa ecologicamente correta às fibras comerciais sintéticas, como o náilon.
“A seda do bicho-da-seda é atualmente a única fibra de seda animal comercializada em larga escala, com técnicas de criação bem estabelecidas”, disse Mi. “Consequentemente, o emprego de bichos-da-seda geneticamente modificados para produzir fibra de seda de aranha permite a comercialização em larga escala e de baixo custo.”
Os cientistas consideram a seda das aranhas uma alternativa atraente e sustentável às fibras sintéticas, que podem libertar microplásticos nocivos no ambiente e são frequentemente produzidas a partir de combustíveis fósseis que geram emissões de gases com efeito de estufa. Mas recorrer à natureza em busca de alternativas não é isento de desafios. Processos desenvolvidos anteriormente para fiar seda artificial de aranha têm lutado para aplicar uma camada superficial de glicoproteínas e lipídios à seda para ajudá-la a resistir à umidade e à exposição à luz solar – uma “camada de pele” antienvelhecimento que as aranhas aplicam em suas teias.
Os bichos-da-seda geneticamente modificados oferecem uma solução para este problema, diz Mi, uma vez que os bichos-da-seda revestem as suas próprias fibras com uma camada protetora semelhante.
“A seda da aranha é um recurso estratégico com necessidade urgente de exploração”, disse Junpeng Mi, candidato a doutorado na Faculdade de Ciências Biológicas e Engenharia Médica da Universidade Donghua e primeiro autor do estudo. “O desempenho mecânico excepcionalmente alto das fibras produzidas neste estudo é uma promessa significativa neste campo. Este tipo de fibra pode ser utilizado como suturas cirúrgicas, atendendo a uma demanda global superior a 300 milhões de procedimentos anuais.”
As fibras de seda de aranha também poderiam ser usadas para criar roupas mais confortáveis e tipos inovadores de coletes à prova de balas, diz Mi, e podem ter aplicações em materiais inteligentes, militar, tecnologia aeroespacial e engenharia biomédica.
Para fiar seda de aranha a partir de bichos-da-seda, Mi e sua equipe introduziram genes de proteínas de seda de aranha no DNA dos bichos-da-seda para que fossem expressos em suas glândulas usando uma combinação da tecnologia de edição genética CRISPR-Cas9 e centenas de milhares de microinjeções em ovos fertilizados de bicho-da-seda. . As microinjeções representaram “um dos desafios mais significativos” do estudo, disse Mi, mas quando viu os olhos dos bichos-da-seda brilhando em vermelho sob o microscópio de fluorescência – um sinal de que a edição genética havia sido bem-sucedida – ele ficou radiante.
“Eu dancei e praticamente corri até o escritório do professor Meng Qing para compartilhar esse resultado”, disse Mi. “Lembro-me vividamente daquela noite, pois a excitação me manteve acordado.”
Os pesquisadores também precisaram realizar modificações de “localização” nas proteínas transgênicas da seda da aranha para que elas interagissem adequadamente com as proteínas das glândulas do bicho-da-seda, garantindo que a fibra fosse fiada adequadamente. Para orientar as modificações, a equipe desenvolveu um “modelo de estrutura básica mínima” da seda do bicho-da-seda.
“Este conceito de ‘localização’, introduzido nesta tese, juntamente com o modelo estrutural mínimo proposto, representa um afastamento significativo de pesquisas anteriores”, diz Mi. “Estamos confiantes de que a comercialização em grande escala está no horizonte.”
No futuro, Mi planeja usar insights sobre a resistência e a resistência das fibras de seda de aranha desenvolvidas no estudo atual para desenvolver bichos-da-seda geneticamente modificados que produzem fibras de seda de aranha a partir de aminoácidos naturais e modificados.
“A introdução de mais de cem aminoácidos modificados tem um potencial ilimitado para fibras de seda de aranha modificadas”, diz Mi.
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