À medida que o mundo se afoga em plástico, os investigadores procuram materiais práticos que sejam leves, resistentes e biodegradáveis.
Nos últimos anos, os cientistas têm se voltado cada vez mais para o mundo natural em busca de inspiração – com muitas pesquisas focadas nas propriedades fascinantes da seda da aranha.
Mas há outra alternativa promissora escondida à vista de todos: seda de abelha.
Se você está coçando a cabeça neste momento, não está sozinho. A maioria das pessoas nunca ouviu falar de seda de abelha.
“A produção de seda é muito difundida na natureza”, disse o biólogo molecular Oran Wasserman, que concluiu seu doutorado na Universidade Estadual de Utah, no laboratório de seda de aranha de Justin Jones, ao Science Alert.
“A seda evoluiu de forma independente muitas vezes, com pelo menos 23 origens distintas apenas nos insetos”, explicou Wasserman, incluindo formigas, abelhas e vespas.
No início deste ano, Wasserman e sua equipe foi o primeiro Criar uma película de um tipo específico de seda de abelha é um primeiro passo importante para aproveitar o poder desse material incrível.
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No mundo dos insetos, a seda pode ser usada para qualquer coisa, desde a construção de teias até a construção de ninhos e a fiação de casulos.
Para as abelhas em particular, o objectivo é a protecção.
“As abelhas sociais, como as abelhas melíferas e os zangões, produzem seda para revestir as células de cria de suas colônias”, disse Wasserman.
“As abelhas solitárias, que representam cerca de 75% de todas as espécies de abelhas, tecem seda para criar casulos que fornecem proteção contra estressores ambientais”.
É isso mesmo, cerca de três quartos de todas as espécies de abelhas tecem seda.
“A produção de seda é muito mais difundida na natureza do que a maioria das pessoas imagina”, – o biólogo molecular Oran Wasserman
Os pesquisadores estão na verdade investigando as propriedades de diferentes sedas de abelha Últimos 20 anosMas o laboratório Wasserman e Jones deu um passo adiante ao desenvolver um método não invasivo para a síntese da seda.
Isso é importante porque, embora todos saibam o quão impressionante é a seda da aranha – cinco vezes mais forte que o aço em peso! – Está comprovado Incrivelmente difícil Para reproduzir em laboratório.
A pesquisa de Wasserman se concentrou nas abelhas azuis do jardim (Lignária Assamesa), uma abelha solitária e importante polinizadora de jardim, tem um casulo pequeno, marrom e alongado, com uma tampa distinta em forma de mamilo em uma das extremidades.
Esses casulos são mais resistentes do que parecem.
Embora ambos usem seda para criar casulos, os bichos-da-seda e as abelhas azuis produzem sua seda de maneira muito diferente. Um bicho-da-seda tece seu casulo a partir de um fio contínuo.
A larva de uma abelha tem uma abordagem mais arquitetônica, explicou Wasserman. Ele ancora a seda na parede celular do ninho, puxa o fio com movimentos da cabeça e amarra-o em um novo local, repetindo o processo até que fique completamente emaranhado.
O casulo resultante tem apenas algumas camadas estruturais, mas elas trabalham juntas para equilibrar as trocas gasosas, a proteção mecânica, a retenção de umidade e a resistência aos parasitas.
Esse último ponto é mais importante do que parece.
Os casulos de abelhas solitárias enfrentam uma ameaça muito real: as vespas parasitóides. Estas são vespas que usam sinais químicos para localizar os casulos das abelhas e, em seguida, tentam perfurá-los com um apêndice em forma de agulha para colocar ovos dentro da abelha em desenvolvimento (teixo, nós sabemos).
O casulo de seda da abelha é essencialmente a única linha de defesa das larvas.
E além de ser incrivelmente à prova de furos (propriedade da Jones Lab Estudando ativamente mais com um novo protocolo), o material é flexível, antimicrobiano e respirável.
Exatamente a combinação que você deseja em materiais biomédicos de última geração, como suturas cirúrgicas, estruturas de engenharia de tecidos e têxteis técnicos.
O desafio em aproveitar essas propriedades foi recriar a seda fora das larvas das abelhas.
Os esforços iniciais de Wasserman envolveram a separação de fibras de seda individuais de casulos inteiros, mas o processo foi trabalhoso e resultou em muitos fios quebrados. Então a festa voltou à fonte.
“O protocolo que desenvolvemos isola as fibras de seda diretamente da boca da larva”, explica Wasserman.
Para fazer isso, eles usam um sistema de criação impresso em 3D que imita a cavidade natural do ninho de uma abelha e, em seguida, criam larvas de abelha em seu interior.
A equipe monitora cada larva diariamente e justamente no momento em que ela começa a girar – quando os primeiros fios ainda estão soltos e ao alcance.
As fibras são então isoladas e montadas para testes mecânicos.
“Um dos aspectos mais promissores do protocolo é que as larvas continuam a formar seus casulos, indicando que o procedimento é minimamente invasivo”, explicou Wasserman.
Ao isolar estes fios, a equipa é agora capaz de criar seda a partir do zero, utilizando técnicas de biologia molecular para inserir genes-alvo num microrganismo projetado que os bombeia para o laboratório.
Eles então purificaram as proteínas resultantes (chamadas fibroínas) e as transformaram em filmes transparentes e independentes.
Esta é a primeira vez que uma proteína de seda de abelha solitária foi produzida desta forma e transformada em ingrediente.
Embora ainda não seja diretamente utilizável para qualquer aplicação, a técnica abre portas para novos estudos da seda das abelhas em diferentes espécies.
Por exemplo, sabe-se que a seda das abelhas é mais elástica do que a seda das abelhas de jardim, e esta mesma técnica poderia ser usada para recriar essa seda ou mesmo misturá-la com outros materiais.
É isso que Wasserman e sua equipe estão fazendo agora com sua seda de abelha – combinando-a com algo ainda mais estranho: Lodo de peixe-bruxa.
Os peixes-bruxa são peixes antigos de águas profundas, sem mandíbula, que secretam secreções viscosas quando ameaçados. Essa secreção se expande rapidamente para a água do mar, obstruindo as brânquias de tudo o que as ataca.
Esse lodo é uma mistura de muco e finos fios de proteína, e quando esses fios são esticados e secos, suas propriedades mecânicas Perto da seda da aranha.
O laboratório de Wasserman usa o mesmo fluxo de trabalho molecular para a proteína do peixe-bruxa e para a seda da abelha, e ambos os materiais compartilham a mesma estrutura proteica subjacente. Isso significa que eles podem ser potencialmente combinados em materiais que combinem as melhores características de cada um.
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“A seda tem sido usada para diversos fins há milênios”, diz Wasserman. “No entanto, a maior parte dessa atenção foi dirigida a um punhado de espécies, principalmente bichos-da-seda e aranhas.
“Em geral, entre os insetos, a seda é surpreendentemente diversificada, tecida por muitas espécies que variam em sua estrutura e propriedades mecânicas… mas surpreendentemente muitos aspectos, como a seda e os casulos, permanecem pouco estudados.
“À medida que o campo continua a avançar, espero que muitas destas questões em aberto comecem a ser respondidas.”
O estudo foi publicado PLoS Um E SynBio.
Fatos verificados por este artigo Raquel Garner e editado por Peter Dockrill. Embora nos orgulhemos de nosso processo, somos apenas humanos. Se você encontrar um erro, avise-nos.
