La seta di ragno, che ne compone le ragnatele, è da tempo oggetto di interesse per gli scienziati grazie alle sue notevoli proprietà di resistenza e leggerezza. Da anni il settore industriale è interessato alla composizione della tela di ragno, perché se si riuscissero a replicare alcune delle sue proprietà, sui nuovi materiali, questi diventerebbero molto competitivi. Chiunque sa quanto sia poco immediato scrollarci via una ragnatela dai vestiti: questo succede perché la tela di ragno è molto resistente ma è anche elastica, ed è quindi facile capire il perché del voler ricreare un materiale artificiale calibrando queste caratteristiche a seconda delle necessità.
Grazie ad un ‘analisi della composizione delle tele dei vari ragni presenti in natura, descritta in un articolo del 2022, pubblicato su Science Advances, si è arrivati all’individuazione più delle sequenze geniche e delle proteine che compongono la tela di ragno, permettendo di far emergere delle caratteristiche che precedentemente non si distinguevano, anche grazie al vastissimo numero di specie prese in considerazione: sono state analizzate le proprietà meccaniche, termiche, strutturali e di idratazione di ben 446 specie su un campione di partenza di 1098, per un totale di 1774 ragni; in particolare è stata studiata la spidroina, la sostanza di cui è composta la ragnatela che è l’insieme di varie proteine che cambiano a seconda dell’utilizzo che il ragno ne intende fare. Per fare un esempio, MaSp (spidroina ampullata maggiore) è un tipo di proteina che possiede proprietà simili a quelle delle fibre sintetiche ad alta prestazione, in termini di resistenza e tenacità. Questo studio è stato particolarmente importante, per giungere fino alla recente ricerca che ha come scopo quello di individuare un metodo per creare seta di ragno sintetica e ad alta resa, utilizzando le proteine ingegnerizzate, con l’obiettivo di aprire strada a una nuova era di produzione di abbigliamento sostenibile.

Dai batteri alle cozze: tutte le sete sintetiche di Zhang

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Fuzhong Zhang, professore di ingegneria energetica, ambientale e chimica presso la McKelvey School of Engineering della Washington University di St. Louis, ha compiuto un importante passo avanti nella produzione di seta di ragno sintetica già quando, nel 2018, ha ingegnerizzato la seta di ragno ricombinante usando i batteri, Zhang ha lavorato per aumentare la resa dei fili di seta prodotti dai microbi, mantenendo le proprietà desiderabili di maggiore resistenza e tenacità. “Le eccezionali proprietà meccaniche della seta di ragno naturale derivano dalla sua sequenza proteica molto ampia e ripetitiva”, ha detto Zhang. Tuttavia, è estremamente difficile chiedere ai batteri a crescita rapida di produrre molte proteine ripetitive”. Per risolvere questo problema, avevamo bisogno di una strategia diversa”, ha aggiunto. “Siamo andati alla ricerca di proteine disordinate che potessero essere fuse geneticamente ai frammenti di seta per promuovere l’interazione molecolare, in modo da poter produrre fibre forti senza usare grandi proteine ripetitive. E le abbiamo trovate grazie ad un altro lavoro che stiamo seguendo, che tratta le proteine del piede delle cozze”. Il volgarmente detto “piede delle cozze”, è il bisso ovvero i filamenti di alcuni molluschi bivalvi, di cui gli scienziati ammirano l’adorabile capacità adesiva che permette loro di attaccarsi ovunque. Le cozze si attaccano alle rocce del fondo marino, alle piante acquatiche e possono agganciarsi alle imbarcazioni, indipendentemente dalla loro composizione: metalli, gomma, vetro, legno e altro. Per questo il gruppo di ricerca di Zhang, della McKelvey School of Engineering della Washington University di St. Louis ha replicato la proteina appiccicosa della cozza, lavorando per migliorarla per l’uso quotidiano.

Bisso - Wikipedia

Utilizzando la stessa proteina, che è poi stata ingegnerizzata, Zhang ha creato nuove proteine di fusione della seta di ragno chiamate seta fusa Mfp bi-terminale (btMSilks). La produzione microbica di btMSilks ha una resa otto volte superiore a quella delle proteine della seta ricombinanti e le fibre di btMSilk hanno una resistenza e una tenacità sostanzialmente migliorate. I rendimenti del materiale di Zhang sono aumentati di otto volte rispetto agli studi precedenti, raggiungendo 8 grammi di materiale fibroso da un litro di coltura batterica. Questa produzione costituisce un tessuto sufficiente da testare per l’uso in prodotti reali. Nel prossimo lavoro, Zhang e il suo team amplieranno le proprietà regolabili delle loro fibre di seta sintetica per soddisfare le esigenze precise di ogni mercato specializzato. “Il bello della biologia sintetica è che abbiamo molto spazio da esplorare”, ha detto Zhang. “Possiamo tagliare e incollare sequenze di varie proteine naturali e testare questi progetti in laboratorio per scoprire nuove proprietà e funzioni. Questo rende i materiali della biologia sintetica molto più versatili di quelli tradizionali a base di petrolio”. La seta sintetica prodotta da materie prime a basso costo utilizzando batteri ingegnerizzati rappresenta un sostituto rinnovabile e biodegradabile per i materiali in fibra derivati dal petrolio come il nylon e il poliestere. Questo nuovo metodo per creare seta di ragno sintetica ad alta resa potrebbe rivoluzionare la produzione di abbigliamento, fornendo un’alternativa più ecologica ai tessuti tradizionali.