La biologia sintetica consente ai microbi di costruire muscoli
I muscoli sintetici creati in laboratorio sono più forti del kevlar e piuttosto economici: una importante risorsa per la biomedicina
Sono stati creati in laboratorio i primi muscoli sintetici, più resistenti del kevlar, usato nei giubbotti antiproiettile. Sono fatti di fibre programmate al computer grazie alla biologia sintetica. La notizia giunge dalla Washington University di St.Louis, ed è stata pubblicata sulla rivista Nature Communications.
Muscoli sintetici e robustissimi
I ricercatori della McKelvey School of Engineering della Washington University di St. Louis hanno infatti sviluppato un approccio di chimica sintetica per polimerizzare le proteine all’interno di microbi ingegnerizzati, che ha consentito ai microbi di produrre una proteina muscolare ad alto peso molecolare, la titina. La titina è uno dei tre principali componenti proteici nel tessuto muscolare critico per le sue proprietà meccaniche, perché possiede una grande dimensione molecolare. La titina è, in effetti, la più grande proteina conosciuta in natura.
In questa ricerca, la titina cosi prodotta sinteticamente è poi stata trasformata in fibre.
I ricercatori hanno usato un processo di filatura a umido per trasformare le proteine in fibre di circa dieci micron di diametro, circa un decimo dello spessore di un capello umano. Successivamente, hanno analizzato la struttura di queste fibre per identificare i meccanismi molecolari che consentono la loro combinazione unica di tenacità e resistenza, e la capacità di dissipare l’energia meccanica sotto forma di calore.
Una nuova fibra economica e amica degli animali
Le nuove fibre muscolari sintetiche “possono essere economiche da produrre e scalabili. Potrebbero consentire molte applicazioni alle quali si stava già pensando in precedenza ma che ora, con l’impiego di queste nuove fibre muscolari potranno trovare piena realizzazione” ha affermato Fuzhong Zhang, professore presso il Dipartimento di ingegneria energetica, ambientale e chimica e partner della ricerca che ha portato alla realizzazione di queste fibre.
Il bello è che queste applicazioni potranno essere ottenute, con successo, senza la necessità di ricorrere a tessuti animali.
Un enorme potenziale in diversi settori
Un processo che apre la strada a innumerevoli impieghi, da quello nella biomedicina a quello nell’abbigliamento o nell’equipaggiamento protettivo.
In questo caso, le “fibre muscolari” sono una scoperta estremamente interessante perché sono in grado di trattenere più energia prima di rompersi rispetto a cotone, seta, nylon – e persino rispetto al kevlar, come dicevamo, che è attualmente considerato una delle fibre più resistenti impiegata a questo scopo (si pensi ai giubbotti antiproiettile).
L’ingegneria tissutale
Questo nuovo materiale ha anche molte potenziali applicazioni biomediche: poiché è quasi identico alle proteine presenti nel tessuto muscolare, questo materiale sintetico dovrebbe essere biocompatibile e quindi potrebbe rappresentare un ottimo materiale per tutte le applicazioni di ingegneria tissutale.
L’ingegneria tissutale è il settore terapeutico interdisciplinare che si pone l’obiettivo di soddisfare le esigenze mediche legate a tessuti e organi ricreandoli, ingegnerizzandoli o favorendone la riparazione (nel caso siano danneggiati, stimolando gli auto-meccanismi di riparazione dell’organismo); ristabilendo, ricreando o migliorando, quindi, le loro originarie funzioni biologiche.
Ulteriori sviluppi della ricerca
Il team di ricerca che ha ingegnerizzato queste nuove fibre non intende fermare il proprio lavoro ai “muscoli base”. Il processo che è stato alla base del loro lavoro – e per il quale hanno depositato una domanda di brevetto – abilita una sorta di “piattaforma”, che può essere applicata e replicata ovunque. “Possiamo prendere proteine da diversi contesti naturali, quindi inserirle in questa piattaforma di polimerizzazione e produrre proteine più grandi e più lunghe per applicazioni di materiali diversi, in modo decisamente più sostenibile che in passato e con risultati e performance sempre migliori”, hanno dichiarato dal team della Washington University di St. Louis
fonte: Phys.org. Articolo originale qui
foto di copertina: Washington University in St. Louis/Jingyao Li
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