El papel de la seda del gusano de seda Bombyx mori se conoce por décadas, pues comercialmente se ha usado para realizar suturas biomédicas, por no mencionar la producción textil, si bien en este campo no es la única, sí presenta menores inconvenientes para su obtención. La seda es extraída del capullo construido por la larva. En su elaboración la larva emplea entre 70 horas y 72 horas, para permanecer luego alrededor de 19 días para emerger como mariposa.
La glándula sericígena es la responsable de segregación de la seda, con tres regiones bien caracterizadas funcionalmente: la glándula posterior segrega exclusivamente fibroína, material principal de la seda (entre el 70% y 80%), la región media segrega sericina, la cual es irritante y estimula la cascada de inflamación en humanos, y la región anterior es donde el filamento se forma por presión del área transversal, pH, fuerza iónica y actividad del agua.
Las dos proteínas principales presentes en el capullo son la fibroína y la sericina, la fibroína está dispuesta en dos filamentos unidos por una capa de sericina, que actúan como adhesivo.
Las propiedades mecánicas de los hilos de seda son comparables con hilos muy finos de acero y fibras artificiales como el kevlar 49, y en algunos casos superando sus prestaciones como es el caso de la deformación de rotura. También es de destacar que su fuerza depende de la humedad, pues puede perder hasta el 25% de su fuerza debido a la humedad. La fibroína es un excelente candidato como biomaterial por sus características:
Estas propiedades mecánicas son explicadas gracias a la estructura de la fibroína. La fibroína de seda es una proteína lineal de carácter hidrofóbico compuesta por una cadena pesada (aproximadamente 390 kDa) y una cadena ligera (aproximadamente 25 kDa) unidas entre sí a través de enlaces di-sulfuro. Además, es un copolímero natural formado por grandes bloques hidrófobos separados por pequeños bloques hidrófilos cargados negativamente (5062 aminoácidos) y dos grandes bloques hidrofílicos en los extremos. El extremo N-terminal, formado por 151 aminoácidos, está cargado negativamente y el C-terminal, formado por 50 aminoácidos, cargado positivamente. Estas características le dan una conformación de hojas β antiparalelas.
Este tipo de características le confiere flexibilidad y puede generar 2 conformaciones. Una altamente inestable considerada la forma I, la cual se obtiene cuando la fibroína entra en contacto con el agua, y una forma II más estable, en donde las láminas β se apilas, debido a la formación de enlaces de puentes de hidrógeno. Esta transición se considera irreversible.
La conformación de la fibroína tiene una compatibilidad del 100% con los humanos, además de tener una estructura similar al colágeno en la matriz extracelular. Su degradación en el cuerpo humano es muy lenta, permitiendo a las células tener un sistema de andamiaje por más tiempo, además de permitir que el colágeno y la matriz extracelular se regeneren más rápido que su degradación. Se ha encontrado que la fibroína se degrada en dos años y después de este tiempo no permanecen rastros del material en el organismo.
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| Quang Nguyen Vinh | Pexels |
La glándula sericígena es la responsable de segregación de la seda, con tres regiones bien caracterizadas funcionalmente: la glándula posterior segrega exclusivamente fibroína, material principal de la seda (entre el 70% y 80%), la región media segrega sericina, la cual es irritante y estimula la cascada de inflamación en humanos, y la región anterior es donde el filamento se forma por presión del área transversal, pH, fuerza iónica y actividad del agua.
Las dos proteínas principales presentes en el capullo son la fibroína y la sericina, la fibroína está dispuesta en dos filamentos unidos por una capa de sericina, que actúan como adhesivo.
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| Estructura de la seda de gusano vista por microscopio electrónico |
Las propiedades mecánicas de los hilos de seda son comparables con hilos muy finos de acero y fibras artificiales como el kevlar 49, y en algunos casos superando sus prestaciones como es el caso de la deformación de rotura. También es de destacar que su fuerza depende de la humedad, pues puede perder hasta el 25% de su fuerza debido a la humedad. La fibroína es un excelente candidato como biomaterial por sus características:
- Es de naturaleza proteica altamente biocompatible.
- Gran resistencia mecánica a la tracción y gran flexibilidad.
- Permite su elaboración en diferentes presentaciones (geles, microesferas, matrices porosas y films).
- Producción sostenible y de bajo costo.
- Se puede unir de forma covalente factores de crecimiento.
- Favorecen la adhesión y el desarrollo de cultivos celulares.
Estas propiedades mecánicas son explicadas gracias a la estructura de la fibroína. La fibroína de seda es una proteína lineal de carácter hidrofóbico compuesta por una cadena pesada (aproximadamente 390 kDa) y una cadena ligera (aproximadamente 25 kDa) unidas entre sí a través de enlaces di-sulfuro. Además, es un copolímero natural formado por grandes bloques hidrófobos separados por pequeños bloques hidrófilos cargados negativamente (5062 aminoácidos) y dos grandes bloques hidrofílicos en los extremos. El extremo N-terminal, formado por 151 aminoácidos, está cargado negativamente y el C-terminal, formado por 50 aminoácidos, cargado positivamente. Estas características le dan una conformación de hojas β antiparalelas.
Este tipo de características le confiere flexibilidad y puede generar 2 conformaciones. Una altamente inestable considerada la forma I, la cual se obtiene cuando la fibroína entra en contacto con el agua, y una forma II más estable, en donde las láminas β se apilas, debido a la formación de enlaces de puentes de hidrógeno. Esta transición se considera irreversible.
La conformación de la fibroína tiene una compatibilidad del 100% con los humanos, además de tener una estructura similar al colágeno en la matriz extracelular. Su degradación en el cuerpo humano es muy lenta, permitiendo a las células tener un sistema de andamiaje por más tiempo, además de permitir que el colágeno y la matriz extracelular se regeneren más rápido que su degradación. Se ha encontrado que la fibroína se degrada en dos años y después de este tiempo no permanecen rastros del material en el organismo.
