Una proteína recién descubierta a partir de picos de calamar es barata y fácil de producir a partir de recursos renovables
Las extraordinarias propiedades de una proteína de calamar recientemente descubierta podrían revolucionar los materiales de una manera que sería inalcanzable con el plástico convencional, encuentra una revisión publicada en Frontiers in Chemistry.
Esta proteína, que se origina en los dientes anillados de los brazos depredadores de un calamar, puede transformarse en fibras y películas con aplicaciones que van desde ropa "inteligente" para el control de la salud hasta telas reciclables que se curan por sí mismas y reducen la contaminación microplástica.
Los materiales hechos de esta proteína son ecológicos y biodegradables, con una producción sostenible a gran escala lograda mediante métodos de cultivo en laboratorio.
"Las proteínas del calamar se pueden usar para producir materiales de próxima generación para una variedad de campos que incluyen energía y biomedicina, así como para el sector de seguridad y defensa", dice el autor principal, Melik Demirel, director del Centro de Investigación sobre Tecnologías de Fibra Avanzada (CRAFT) en la Universidad de Penn State, EE. UU.
"Revisamos el conocimiento actual sobre los materiales basados en dientes de calamar, que son una excelente alternativa a los plásticos porque son ecológicos y ambientalmente sostenibles".
Los dientes de los anillos del calamar son versátiles
A medida que la humanidad se despierta después de una fiesta de producción plástica de 100 años, comenzamos a prestar atención a las advertencias de la naturaleza y sus soluciones.
"La naturaleza produce una variedad de materiales inteligentes capaces de detección ambiental, autocuración y una función mecánica excepcional. Estos materiales, o biopolímeros, tienen propiedades físicas únicas que no se encuentran fácilmente en los polímeros sintéticos como el plástico. Es importante destacar que los biopolímeros son sostenibles y se pueden diseñar para mejorar sus propiedades físicas", explica Demirel.
Los océanos, que han sido los más afectados por la contaminación plástica, están en el centro de la búsqueda de alternativas sostenibles. Una proteína recién descubierta a partir de dientes o picos de las ventosas de calamar (Squid Ring Teeth, SRT, por sus siglas en inglés) - apéndices depredadores circulares ubicados en las ventosas de calamar, utilizados para agarrar fuertemente la presa - ha ganado interés debido a sus notables propiedades y su producción sostenible.
La elasticidad, flexibilidad y resistencia de los materiales basados en SRT, así como sus propiedades de auto curación, ópticas, y de conducción térmica y eléctrica, pueden explicarse por la variedad de disposiciones moleculares que pueden adoptar. Las proteínas SRT están compuestas de bloques de construcción dispuestos de tal manera que se produce una separación de micro-fase. Esta es una situación similar a la del petróleo y el agua, pero en una nanoescala mucho más pequeña.
Los bloques no se pueden separar completamente para producir dos capas distintas, por lo que en su lugar se crean formas de nivel molecular, como repetir bloques cilíndricos, enredos desordenados o capas ordenadas. Las formas formadas dictan la propiedad del material y los científicos han experimentado con ellas para producir productos basados en SRT para una variedad de usos.
En la industria textil, la proteína SRT podría abordar una de las principales fuentes de contaminación microplástica al proporcionar un recubrimiento resistente a la abrasión que reduce la erosión de las microfibras en las lavadoras. De manera similar, un recubrimiento de proteína SRT autorreparable podría aumentar la longevidad y seguridad de los implantes bioquímicos propensos a daños, así como prendas diseñadas para la protección contra agentes de guerra química y biológica.
Incluso es posible intercalar capas múltiples de proteínas SRT con otros compuestos o tecnología, lo que podría llevar al desarrollo de prendas "inteligentes" que nos puedan proteger de los contaminantes en el aire y al mismo tiempo vigilar nuestra salud.
Las propiedades ópticas de los materiales basados en SRT significan que estas prendas también pueden mostrar información sobre nuestra salud o el entorno. Los dispositivos fotónicos flexibles basados en SRT (componentes que crean, manipulan o detectan luz, como LED y pantallas ópticas, que generalmente se fabrican con materiales duros como el vidrio y el cuarzo) se encuentran actualmente en desarrollo.
"La fotónica SRT es biocompatible y biodegradable, por lo que podría usarse no solo para hacer monitores de salud portátiles, sino también para dispositivos implantables para biosensores y biodetección", agrega Demirel.
No se dañó ningún calamar en la realización de este estudio
Una de las principales ventajas de los materiales basados en SRT sobre los materiales sintéticos y plásticos hechos de combustibles fósiles son sus credenciales ecológicas. Las proteínas SRT son baratas y fáciles de producir a partir de recursos renovables y los investigadores han encontrado una forma de producirlas sin atrapar un calamar.
"No queremos agotar los recursos naturales de calamares y, por lo tanto, producimos estas proteínas en bacterias modificadas genéticamente. El proceso se basa en la fermentación y utiliza azúcar, agua y oxígeno para producir biopolímeros", explica Demirel.
Se espera que los prototipos basados en SRT estén pronto disponibles más ampliamente, pero se necesita más desarrollo.
Demirel explica: "La ampliación de estos materiales requiere un trabajo adicional. Ahora estamos trabajando en la tecnología de procesamiento de estos materiales para poder ponerlos a disposición en los procesos de fabricación industrial".
Artículo científico: Squid-Inspired Tandem Repeat Proteins: Functional Fibers and Films
