Bactrias produzem fibras mais fortes que ao e mais resistentes que Kevlar

Materiais Avanados

Redação do Site Inovação Tecnológica – 23/07/2021

Fibras amiloides teis

As fibras amiloides, feitas de protenas, no tm boa fama devido sua vinculao com a neurodegenerao cerebral, como na Doena de Alzheimer, mas elas tambm podem se tornar um biomaterial de grande interesse industrial.

Foi o que demonstraram Jingyao Li e Fuzhong Zhang, da Universidade de Washington, nos EUA.

Eles criaram uma nova fibra, produzida por bactrias geneticamente engenheiradas, que to forte quanto o ao e com uma tenacidade superior do conhecido Kevlar, o material mais usado em coletes prova de balas.

E o material supera tambm as mais bem faladas fibras de seda de aranha, que vrias equipes esto tentando reproduzir de maneira artificial usando tcnicas da biologia sinttica.

E este foi justamente o ponto de partida da equipe, que modificou a sequncia de aminocidos das protenas da seda de aranha para introduzir novas propriedades nas fibras, sem perder seus atrativos.

Biologia sinttica

Um problema associado fibra da seda de aranha recombinante – sem modificao significativa da sequncia da seda de aranha natural – a necessidade de criar cristais em escala micro ou nano, um componente essencial da seda de aranha natural, que contribui para sua fora.

“As aranhas descobriram como girar as fibras com uma quantidade desejvel de nanocristais,” detalhou Zhang. “Mas, quando os humanos usam processos de fiao artificiais, a quantidade de nanocristais em uma fibra de seda sinttica costuma ser menor do que sua equivalente natural.”

Para resolver este problema, a equipe redesenhou a sequncia da seda introduzindo sequncias amiloides – amiloides so essencialmente aglomerados de protenas -, que tm alta tendncia a formar micro/nano-cristais.

As protenas resultantes tm menos sequncias de aminocidos repetitivas do que a seda de aranha natural, tornando-as mais fceis de serem produzidas por bactrias geneticamente modificadas. Por fim, as bactrias produziram uma protena amiloide polimrica hbrida com 128 unidades repetidas.

Micrografia da fibra polimrica amiloide feita por bactrias geneticamente modificadas.
[Imagem: Jingyao Li]

Supera ao e Kevlar

Quanto mais longa for a protena, mais forte e resistente ser a fibra resultante. As protenas de 128 repeties resultaram em uma fibra com fora na faixa dos gigapascal – uma medida de quanta fora necessria para quebrar uma fibra de dimetro fixo – o que mais forte do que o ao comum.

A resistncia das fibras – uma medida de quanta energia necessria para quebrar uma fibra – maior que a do Kevlar e do que todas as fibras de seda recombinantes anteriores. Sua fora e resistncia so ainda maiores do que algumas fibras naturais de seda de aranha.

“Parece haver possibilidades ilimitadas na engenharia de materiais de alto desempenho usando nossa plataforma,” disse Li. ” provvel que voc possa usar outras sequncias, coloc-las em nosso projeto e tambm obter uma fibra de desempenho aprimorado.”

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