Un nuevo material hecho a base de plantas que imitan las propiedades de la seda de araña promete eliminar los plásticos de un solo uso
Un nuevo material creado por los investigadores de la Universidad de Cambridge promete ponerle fin a los plásticos de un solo uso. Comúnmente los vemos en productos cotidianos como cápsulas de detergente para ropa o tabletas para lavavajillas. Está hecho a base de plantas que imitan las propiedades de la seda de araña. El método de eficiencia energética hecho con ingredientes sostenibles ahora es un material independiente similar al plástico, y se puede fabricar a escala industrial.
Los resultados se publicaron en la revista Nature Communications. Los autores explican que el material es compostable en el hogar, mientras que otros tipos de bioplásticos requieren no se degradan tan fácilmente. La seda de araña vegana no requiere modificaciones químicas de sus componentes naturales. Asimismo, puede degradarse de forma segura en la mayoría de los entornos naturales. Se puede agregar al polímero un color ‘estructural’ que no se decolora, y también se puede usar para hacer recubrimientos resistentes al agua.
El nuevo producto será comercializado por una empresa derivada de la Universidad de Cambridge. Xampla desarrolla reemplazos para plásticos y microplásticos de un solo uso, por lo que presentará una gama de sobres y cápsulas de un solo uso a finales de este año en una fase inicial. Su objetivo es acabar poco a poco con la contaminación de los océanos y vertederos.
El profesor Tuomas Knowles del Departamento de Química Yusuf Hamied de la Universidad de Cambridge ha estado investigando durante muchos años el comportamiento de las proteínas vegetales. Gran parte de su investigación se ha centrado en lo que sucede cuando las proteínas se pliegan mal o se «comportan mal», y cómo esto se relaciona con la salud y las enfermedades humanas. «Normalmente investigamos cómo las interacciones de proteínas funcionales nos permiten mantenernos saludables y cómo las interacciones irregulares están implicadas en la enfermedad de Alzheimer», dijo.
Knowles y su equipo se interesaron en por qué los materiales como la seda de araña son tan fuertes cuando tienen enlaces moleculares tan débiles. Con la investigación, descubrieron que una de las características clave que le da a la seda de araña su fuerza es que los enlaces de hidrógeno están dispuestos regularmente en el espacio ya una densidad muy alta.
Posteriormente, el doctor Marc Rodríguez García, coautor del estudio, comenzó a buscar cómo replicar este autoensamblaje regular en otras proteínas. Las proteínas tienen una propensión a la autoorganización molecular y el autoensamblaje, y las proteínas vegetales en particular son abundantes y pueden obtenerse de manera sostenible como subproductos de la industria alimentaria.
Utilizaron aislado de proteína de soja (SPI), una proteína con una composición completamente diferente, para replicar con éxito las estructuras encontradas en la seda de araña. Con las condiciones adecuadas, los investigadores lograron que otras proteínas vegetales se autoensamblen como la seda de araña. «En una araña, la proteína de la seda se disuelve en una solución acuosa, que luego se ensambla en una fibra inmensamente fuerte a través de un proceso de hilado que requiere muy poca energía», agrega Knowles.
En anteriores investigaciones han trabajado directamente con materiales de seda como reemplazo del plástico, pero siguen siendo un producto animal. El equipo liderado por Knowles señala que ha buscado innovar creando seda de araña vegana, es decir, el mismo material, pero sin la araña.
Cualquier reemplazo del plástico requiere otro polímero; los dos en la naturaleza que existen en abundancia son polisacáridos y polipéptidos. La celulosa y la nanocelulosa son polisacáridos y se han utilizado para una variedad de aplicaciones. Sin embargo, requieren alguna forma de reticulación para formar materiales fuertes. Las proteínas se autoensamblan y pueden formar materiales fuertes como la seda sin modificaciones químicas, pero es mucho más difícil trabajar con ellas.
Con el uso de SPI no tienen el completo control de su autoensamblaje en estructuras ordenadas. Por ello, la nueva técnica utiliza una mezcla ecológica de ácido acético y agua, combinada con ultrasonidos y altas temperaturas, para mejorar su solubilidad. Luego, se elimina el disolvente, lo que da como resultado un material insoluble en agua.
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https://www.nature.com/articles/s41467-021-23813-6
Madrid, España
