La seta di ragno è uno dei materiali più straordinari della natura: più resistente del Kevlar, più forte dell'acciaio e al tempo stesso flessibile e biocompatibile con i corpi umani. Per decenni, però, i ricercatori hanno cercato di capire come replicare il processo che porta le ghiandole di un ragno a trasformare una miscela liquida di proteine e acqua in un filo incredibilmente robusto.
Ora, un nuovo studio pubblicato su Quanta Magazine getta nuova luce sulla struttura molecolare della seta di ragno, aprendo la strada a possibili applicazioni che vanno dalle cinture di sicurezza ai caschi, dai materiali navali alle impalcature per riparare le cellule cerebrali.
Gli scienziati sanno da tempo che la seta di ragno nasce come una miscela liquida chiamata "silk dope", prodotta dalle ghiandole di seta dei ragni. Questa miscela, composta principalmente da proteine, acqua e sale, attraversa un condotto che la comprime e la tira, trasformandola in una fibra solida. Ma il meccanismo molecolare dietro questa trasformazione è rimasto per anni una sorta di "black box".
Il nuovo studio, condotto da Gregory Holland della San Diego State University e da Matthew Harrington della McGill University, descrive per la prima volta come le molecole nel "silk dope" liquido si riorganizzano in gocce semiliquide chiamate condensati prima di diventare fibra di seta solida. "È davvero il sacro graal" per il campo, ha detto Holland a Quanta Magazine. Secondo la ricerca, questa struttura a condensati permette alle molecole di proteina di orientarsi e impilarsi in modo ordinato, creando una struttura a cristalli liquidi simile a quella presente in molti materiali artificiali.
La scoperta non riguarda solo i ragni. Le ricerche di Holland e Harrington indicano che anche altri organismi, come i bachi da seta e alcuni molluschi, utilizzano strutture simili per produrre fibre biologiche. "Sta diventando chiaro che [i condensati] sono una strategia comune che viene utilizzata in una gamma di organismi diversi", ha detto Harrington.
La seta di ragno è oggetto di studio da oltre un secolo. Già nel 1907 i ricercatori avevano scoperto che era composta da proteine modulari lunghe, oggi chiamate spidroins. Più di cinquant'anni dopo, gli scienziati hanno iniziato a rivelare la struttura della fibra grazie ai raggi X, scoprendo una disposizione ordinata e cristallina delle proteine.
Nonostante la seta di ragno sia spesso celebrata come il materiale naturale più forte, è importante ricordare che esistono diversi tipi di seta prodotta dai ragni, ciascuna con caratteristiche differenti. La seta aciniforme, utilizzata per avvolgere gli insetti, è la più forte, mentre la seta flagelliforme, che rinforza la spirale di cattura della ragnatela, è la più elastica. La seta di dragline, che ancora le ragnatele e i ragni al loro ancoraggio, è la più studiata per le sue caratteristiche di resistenza e versatilità.
La nuova ricerca mostra come la natura utilizzi i condensati per organizzare molecole in processi genetici complessi e per creare materiali biologici incredibilmente resistenti. Una strategia che potrebbe ispirare nuove tecnologie e applicazioni biomedicali nei prossimi anni.