Fibre biologiche più resistenti del Kevlar? Ecco com'è possibile

Si dice che la seta di ragno sia uno dei materiali più resistenti sulla Terra; seguendo tale principio, gli ingegneri della Washington University hanno progettato proteine ​​ibride di seta amiloide, prodotte poi in batteri ingegnerizzati, che hanno dato vita a fibre talmente resistenti da competere con il Kevlar.

La loro ricerca, pubblicata sulla rivista ACS Nano, descrive come questa "seta artificiale" (soprannominata fibra amiloide polimerica) non sia stata tecnicamente prodotta dai ricercatori, ma da particolari batteri che sono stati geneticamente modificati nel laboratorio del prof. Fuzhong Zhang, docente del Dipartimento di Ingegneria Energetica, Ambientale e Chimica presso la McKelvey School of Engineering.

Il prof. Zhang non è nuovo in questo determinato campo, aveva infatti già lavorato con la seta di ragno nel 2018; anno in cui il suo laboratorio progettò dei batteri capaci di produrre una seta ricombinante con prestazioni alla pari delle sue controparti naturali, in tutte le loro importanti proprietà meccaniche.

"Dopo il nostro lavoro precedente, mi chiedevo se potessimo creare qualcosa di meglio della seta di ragno, usando la nostra piattaforma di biologia sintetica" ha detto Zhang. Per questo motivo il team di ricerca, che include come primo autore anche il Ph.D Jingyao Li, ha modificato la sequenza amminoacidica delle proteine ​​della seta di ragno per introdurre nuove proprietà, pur mantenendo alcune delle sue caratteristiche tipiche.

Il team ha ridisegnato la sequenza della seta introducendo sequenze amiloidi che hanno un'elevata tendenza a formare nanocristalli β, creando diverse proteine polimeriche attraverso tre sequenze amiloidi. Le proteine ​​risultanti avevano sequenze di amminoacidi meno ripetitive rispetto alla seta di ragno, rendendole più facili da produrre per mezzo dei batteri ingegnerizzati.

Il risultato è stato straordinario. Una proteina amiloide polimerica ibrida con 128 unità ripetute. Tenendo presente che più è lunga la proteina e più forte e resistente sarà la fibra risultante, quella prodotta dall'esperimento aveva una resistenza più elevata dell'acciaio. La tenacità delle fibre (una misura della quantità d'energia necessaria per rompere una fibra) era addirittura superiore a quella del Kevlar e di tutte le precedenti fibre di seta ricombinanti.

"Questo dimostra che possiamo ingegnerizzare la biologia per produrre materiali capaci di superare il miglior materiale in natura" ha concluso il prof. Zhang.