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El biomaterial se estira como un músculo
Numerosos grupos de investigación están intentando desarrollar materiales con propiedades similares a los músculos. Una de las grandes dificultades es crear cualquier cosa con la elasticidad muscular adecuada: su capacidad para cambiar de forma mientras soporta una gran tensión. Ahora, investigadores de la Universidad de Columbia Británica (UBC) en Vancouver, Canadá, han sintetizado un material a base de proteínas que se estira exactamente como si fuera real.
Musculoso: Los anillos hechos de hidrogeles a base de proteínas se muestran con luz ultravioleta (arriba) y luz normal (abajo).
El nuevo material logra la elasticidad del músculo imitando la estructura microscópica de una proteína muscular gigante llamada titina. La estructura de la titina se asemeja a una cadena con cuentas: los glóbulos de secuencias de proteínas plegadas están conectados por secuencias flojas y no estructuradas. Hongbin Li, químico de la UBC, y sus colegas construyeron el nuevo material que imita esta estructura. Eligieron una secuencia de proteínas mecánicamente estable que se pliega sobre sí misma para formar glóbulos, y otra proteína llamada resilina para que sirva como conectores flexibles.
El resultado fue una minititina, una proteína que se parecía a la titina estructuralmente, pero que es mucho más pequeña, dice Li. Los investigadores unieron químicamente las cadenas de proteínas individuales para formar un hidrogel, un material sólido y ligero que consiste principalmente en agua, y luego probaron las propiedades mecánicas del material. El equipo describe el trabajo en un número reciente de la revista. Naturaleza .
Cuando probaron el material, Li y sus colegas descubrieron que se comportaba de manera muy similar al tejido muscular real. Cuando se estira un poco, rebota como una banda de goma elástica. Si se estira más vigorosamente, los dominios proteicos en forma de perlas se despliegan y disipa algo de energía antes de volver a su estado original.
Es una buena progresión en la línea de la construcción de un músculo artificial, dice el físico David Weitz de la Universidad de Harvard, cuyo grupo estudia la estructura de las redes de proteínas musculares. Otros grupos están trabajando en la creación de polímeros electroactivos, que se contraen cuando son estimulados por una señal eléctrica, para poder controlar el músculo. El material actual no tiene esta característica, pero agregar ese sería el siguiente paso, dice Weitz.
Los músculos artificiales algún día podrían usarse como andamios para hacer crecer el músculo y reparar el daño en los pacientes; en dispositivos biológicamente compatibles para aplicaciones médicas; incluso para controlar robots sin utilizar motores. Sin embargo, dado que las proteínas tienden a deshacerse a altas temperaturas y bajo condiciones ambientales adversas, esto no las hace ideales para aplicaciones industriales.