Seda de aranha (Spider silk)

A seda da aranha constitui uma fibra proteica produzida pelas aranhas. As aranhas empregam seda para diversos fins, incluindo a construção de teias e outras estruturas que servem como armadilhas adesivas para captura de presas, para capturar e imobilizar presas antes do envenenamento, para transmitir sinais táteis ou como ninhos e casulos protetores para sua progênie. Além disso, a seda permite que as aranhas se suspendam em posições elevadas, consigam locomoção aérea ou evitem predadores planando. A maioria das espécies de aranhas ajusta a espessura e as propriedades adesivas da sua seda de acordo com a sua aplicação específica.

Seda de aranha é uma fibra proteica ou seda tecida por aranhas. As aranhas usam a seda para fazer teias ou outras estruturas que funcionam como armadilhas adesivas para capturar presas, para enredar e conter as presas antes de mordê-las, para transmitir informações táteis ou como ninhos ou casulos para proteger seus filhotes. Eles podem usar a seda para se suspenderem em altura, para flutuarem no ar ou para se afastarem de predadores. A maioria das aranhas varia a espessura e a adesividade de sua seda de acordo com seu uso.

Ocasionalmente, as aranhas podem consumir sua própria seda como recurso nutricional. Embora existam técnicas para extrair seda à força de aranhas individuais, a coleta em grande escala de seda de inúmeras aranhas apresenta maiores desafios em comparação com a coleta de prolíficos organismos produtores de seda, como os bichos-da-seda.

Todas as espécies de aranhas geram seda, mesmo que algumas não construam teias. A seda desempenha um papel crucial no namoro e nos processos reprodutivos. A seda produzida por mulheres serve como um canal para a transmissão de sinais vibratórios de cortejo masculino, enquanto as teias e as linhas de arrasto oferecem um substrato para os feromônios sexuais femininos. A produção de seda por aranhas machos durante encontros sexuais é um fenômeno frequentemente observado em diversos táxons. No entanto, a função específica da seda produzida pelos homens no acasalamento permanece em grande parte inexplorada.

Propriedades

Características Estruturais

As sedas de aranha exibem uma organização estrutural hierárquica. A sua estrutura primária é definida pela sequência de aminoácidos das suas proteínas constituintes, conhecidas como espidroínas, que compreendem predominantemente blocos altamente repetitivos de glicina e alanina, levando à sua classificação como copolímeros em bloco. No nível secundário, a alanina, com sua cadeia lateral curta, está situada principalmente nos domínios cristalinos (folhas beta) da nanofibrila. Por outro lado, a glicina está predominantemente localizada dentro da matriz amorfa, que consiste em estruturas helicoidais e de volta beta. A interação sinérgica entre esses segmentos cristalinos rígidos e as regiões semi-amorfas elásticas e tensionadas confere à seda da aranha suas propriedades notáveis. Além das proteínas, vários outros compostos contribuem para melhorar as características da fibra. A pirrolidina, por exemplo, possui qualidades higroscópicas que mantêm a umidade da seda ao mesmo tempo que evita infestações de formigas; é encontrado em altas concentrações nos fios adesivos. O hidrogenofosfato de potássio dissocia-se em soluções aquosas, liberando íons de hidrogênio para atingir um pH de aproximadamente 4, tornando a seda ácida e proporcionando proteção contra a degradação da proteína por fungos e bactérias. Supõe-se que o nitrato de potássio previne a desnaturação das proteínas neste ambiente ácido.

Termonia propôs um modelo fundamental para a seda em 1994, postulando cristalitos embutidos em uma matriz amorfa e interconectados por ligações de hidrogênio. Refinamentos subsequentes a este modelo incorporaram a identificação de regiões semicristalinas e o desenvolvimento de um modelo fibrilar de núcleo de pele para seda de aranha, que foi posteriormente visualizado usando microscopia de força atômica (AFM) e microscopia eletrônica de transmissão (TEM). Técnicas de espalhamento de nêutrons elucidaram as dimensões da estrutura nanofibrilar, bem como os domínios cristalino e semicristalino.

Existe uma correlação entre as características microestruturais das fibras e suas propriedades mecânicas macroscópicas. Especificamente, as regiões ordenadas sofrem principalmente reorientação através da deformação em fibras pouco esticadas, e a proporção dessas regiões ordenadas aumenta progressivamente com maior estiramento das fibras.

Propriedades Mecânicas

Cada espécie de aranha e cada tipo distinto de seda possui um conjunto único de propriedades mecânicas, otimizadas para sua função biológica específica.

A maioria das sedas, especialmente a seda dragline, demonstra atributos mecânicos excepcionais. Esses materiais apresentam uma combinação incomparável de alta resistência à tração e extensibilidade (ductilidade). Esta característica permite que uma fibra de seda absorva uma quantidade substancial de energia antes da fratura, uma propriedade conhecida como tenacidade, que é representada pela área sob uma curva tensão-deformação.

É importante distinguir entre resistência e tenacidade como grandezas mecânicas separadas. Numa base de peso por peso, a seda supera o aço em resistência, mas não atinge a mesma resistência que o Kevlar. No entanto, a seda de aranha apresenta maior tenacidade do que o aço e o Kevlar.

A variabilidade observada nas propriedades mecânicas das fibras de seda de aranha correlaciona-se com o seu grau de alinhamento molecular. Além disso, essas propriedades mecânicas são influenciadas por fatores ambientais, especificamente umidade e temperatura.

Módulo de Young

O módulo de Young quantifica a resistência de um material à deformação elástica quando sujeito a força de tração. Em contraste com a rigidez de materiais como o aço ou o Kevlar, a seda da aranha é caracterizada pela sua ductilidade e elasticidade, resultando num módulo de Young comparativamente mais baixo. Dados do banco de dados Spider Silkome indicam que a seda de Ariadna lateralis exibe o maior módulo de Young entre as sedas, medindo 37 GPa, o que contrasta com 208 GPa para o aço e 112 GPa para Kevlar.

Resistência à tração

A resistência à tração da seda da dragline é comparável à da liga de aço de alta qualidade, variando de 450 a 2.000 MPa, e aproximadamente metade da resistência dos filamentos de aramida como Twaron ou Kevlar, que atingem 3.000 MPa. Dados do banco de dados Spider Silkome indicam que a seda Clubiona vigil exibe a maior resistência à tração.

Densidade

Compostas principalmente por proteínas, as sedas possuem aproximadamente um sexto da densidade do aço, medindo 1,3 g/cm³. Conseqüentemente, um fio de seda capaz de circundar a Terra pesaria aproximadamente 2 quilogramas (4,4 lb). Embora o aço possa apresentar uma resistência à tração ligeiramente maior (por exemplo, 1,65 GPa em comparação com 1,3 GPa da seda da linha de arrasto de aranha), a densidade significativamente mais baixa da seda de aranha significa que, em peso, ela é cinco vezes mais forte que o aço.

Densidade energética

A seda da aranha Dragline exibe uma densidade de energia aproximada de 1,2×10⁸ J/m§78§.

Ductilidade

As sedas de aranha demonstram ductilidade, com certos tipos capazes de esticar até cinco vezes seu comprimento relaxado original antes de fraturar.

Resistência

As propriedades sinérgicas de resistência e ductilidade conferem às sedas dragline uma resistência excepcional, também conhecida como trabalho até a fratura. Esta característica é considerada equivalente à dos filamentos comerciais de poliaramida (nylon aromático), que servem como referência na tecnologia contemporânea de fibras poliméricas. O banco de dados Spider Silkome identifica a seda Araneus ishisawai como possuindo a maior resistência.

Alongamento na Ruptura

O alongamento na ruptura quantifica a proporção entre o comprimento inicial de um objeto e seu comprimento final no ponto de fratura. O banco de dados Spider Silkome indica que a seda de Caerostris darwini exibe a maior tensão na ruptura entre todas as sedas de aranha, fraturando em 65% de extensão.

Temperatura

Embora sua relevância ecológica possa ser limitada, as sedas de dragline mantêm sua resistência em uma ampla faixa de temperatura, de menos de -40 °C (-40 °F) a 220 °C (428 °F). Consistente com vários outros materiais, as fibras de seda de aranha exibem uma transição vítrea. Essa temperatura de transição vítrea é influenciada pela umidade, visto que a água atua como plastificante para a seda da aranha.

Supercontração

Após a exposição à água, as sedas das draglines exibem supercontração, reduzindo seu comprimento em até 50% e comportando-se como uma borracha fraca sob tensão de tração. Numerosas hipóteses propõem explicações para a utilidade natural deste fenómeno, com uma teoria proeminente sugerindo o seu papel no retensionamento de teias construídas durante a noite, utilizando o orvalho da manhã.

Maior desempenho

A aranha casca de Darwin (Caerostris darwini) produz a seda de aranha mais resistente que se conhece. Pesquisas indicam que a resistência de suas fibras fiadas à força é em média de 350 MJ/m³, com certas amostras atingindo 520 MJ/m§45§. Isso renderiza C. seda darwini é duas vezes mais resistente que qualquer seda documentada anteriormente e excede a resistência do Kevlar em mais de um fator de dez.

Propriedades do adesivo

A fibra de seda da aranha se origina como uma secreção piriforme de dois compostos, que é posteriormente transformada em padrões específicos conhecidos como “discos de fixação”, utilizando um substrato mínimo de seda. Esses fios piriformes polimerizam sob condições ambientais, alcançando funcionalidade imediata e mantendo a usabilidade indefinidamente. Eles permanecem biodegradáveis, versáteis e compatíveis com vários materiais ambientais. As características adesivas e de durabilidade desses discos de fixação são reguladas por funções especializadas dentro das fieiras. Certos atributos adesivos da seda, compreendendo microfibrilas e invólucros lipídicos, exibem qualidades semelhantes a cola.

Aplicativos

Todas as espécies de aranhas produzem sedas, e aranhas individuais são capazes de gerar até sete tipos distintos de seda, cada uma adaptada para aplicações específicas. Isso contrasta com as sedas de insetos, onde um indivíduo normalmente produz apenas um tipo. As aranhas empregam sedas de diversas maneiras, alinhando-se com as propriedades únicas de cada seda. A evolução das aranhas acompanhou um aumento na complexidade e utilidade de suas sedas, progredindo de teias tubulares primitivas, há 300-400 milhões de anos, para teias orbitais intrincadas, há 110 milhões de anos.

Tipos de seda

Cumprir os requisitos para diversas aplicações ecológicas exige vários tipos de seda, cada um exibindo propriedades distintas, seja como fibras individuais, estruturas fibrosas ou glóbulos. Essas categorias abrangem colas e fibras estruturais. Tipos específicos de fibras são utilizados para suporte estrutural, enquanto outros formam estruturas de proteção. Algumas sedas demonstram absorção eficaz de energia, enquanto outras transmitem vibrações com eficiência. Cada tipo distinto de seda é sintetizado em glândulas especializadas, estabelecendo assim uma correlação direta entre a origem glandular da seda e sua aplicação funcional.

As aranhas possuem diversas estruturas glandulares, cada uma especializada para sintetizar seda com propriedades distintas para diversas funções. Essas aplicações abrangem construção de abrigos, fabricação de teias, mecanismos de defesa, captura e imobilização de presas, proteção de sacos de ovos e locomoção, como a produção de fios finos de "teia fina" para balonismo ou uma linha de arrasto para descida controlada.

Síntese de seda e fiação de fibra

A produção de seda de aranha se distingue da síntese da maioria dos outros biomateriais fibrosos devido à sua extrusão sob demanda de glândulas especializadas, utilizando um material precursor, em vez do crescimento contínuo característico de estruturas como as paredes das células vegetais.

O processo de formação da fibra inicia quando um fio de seda é retirado do corpo da aranha, um movimento que pode ser facilitado pelos apêndices da aranha, sua própria atração gravitacional durante uma descida ou outros meios mecânicos. A nomenclatura “fiação” é um tanto imprecisa, pois implica rotação, ação não envolvida neste processo biológico; o termo origina-se de uma analogia com rocas têxteis. Fundamentalmente, a produção de seda é uma forma de pultrusão, semelhante à extrusão, mas que se distingue criticamente pelo facto de a força motriz ser aplicada puxando a fibra nascente, em vez de expulsá-la de um reservatório. Essa fibra atravessa uma série de glândulas de seda, que podem ser numerosas e de diversos tipos.

Morfologia da glândula da seda

O componente externo e visível do sistema de glândulas da seda é designado como fieira. As aranhas normalmente possuem entre duas e oito fiandeiras, muitas vezes dispostas em pares simétricos, com o número exato variando de acordo com a complexidade da espécie. Além disso, as próprias glândulas especializadas exibem uma diversidade considerável entre as espécies, variando de estruturas simples em forma de saco com uma única abertura até glândulas ampolas intrincadas e multissegmentadas, características dos tecelões de orbe de seda dourada.

Posicionada internamente, posterior a cada fieira na superfície da aranha, reside uma glândula, cuja representação generalizada é mostrada na ilustração a seguir.

Características glandulares

1. O segmento inicial mais à esquerda da glândula é identificado como a seção secretora ou cauda. Suas paredes internas são compostas por células responsáveis ​​pela secreção das proteínas Spidroin I e Spidroin II, que constituem os principais constituintes da seda da linha de arrasto da aranha. Estas proteínas manifestam-se inicialmente como gotículas que se alongam progressivamente, formando canais extensos ao longo da fibra em desenvolvimento, uma configuração que se supõe contribuir para a prevenção de fissuras ou facilitar mecanismos de autocura.
2. Após a seção secretora está a ampola, que funciona como um saco de armazenamento. Esta câmara retém e preserva a seda não fiada num estado semelhante a um gel. Além disso, a ampola secreta proteínas que subsequentemente formam um revestimento na superfície da fibra madura.
3. A seção do funil serve para contrair rapidamente o diâmetro substancial do saco de armazenamento, fazendo a transição para o diâmetro mais estreito do duto afilado subsequente.
4. O segmento terminal é o duto afilado, que representa o local primário de formação da fibra. Este duto compreende um tubo hiperbolicamente afilado caracterizado por múltiplas voltas agudas, culminando em uma válvula posicionada próximo à sua extremidade, de onde uma ponta extrusa a fibra de seda solidificada. A conicidade hiperbólica submete a seda não fiada a uma tensão de cisalhamento elongacional contínua, um determinante crítico na gênese da fibra. O revestimento desta seção consiste em células que facilitam a troca iônica, diminuem o pH da seda do estado neutro para o ácido e extraem água da fibra nascente. Os efeitos sinérgicos da tensão de cisalhamento, da troca iônica e da modulação do pH induzem coletivamente uma transição de fase na seda líquida, levando à sua condensação em uma fibra proteica sólida exibindo um alto grau de organização molecular. A ponta no terminal do duto apresenta lábios que circundam a fibra, regulando assim seu diâmetro e contribuindo ainda mais para a retenção de água.
5. Uma válvula está situada proximalmente à extremidade do duto. Apesar da sua descoberta há algum tempo, a sua função fisiológica exata continua a ser um tema de debate científico contínuo. As funções hipotéticas incluem facilitar a reinicialização e reunificação de fibras fraturadas, operando como uma bomba helicoidal, modulando a espessura da fibra e/ou prendendo a fibra durante a descida de uma aranha. Além disso, os paralelos funcionais entre esta válvula e a prensa de seda nos bichos-da-seda, no que diz respeito às suas respectivas contribuições para a produção de seda nestes organismos distintos, também são tópicos de investigação atual.

Ao longo de todo o processo, a seda apresenta uma textura nemática, análoga à de um cristal líquido. Esta característica é parcialmente atribuível à elevada concentração de proteína da seda, que é de aproximadamente 30% em peso por volume. Tal estado permite que a seda atravesse o duto em uma fase fluida, preservando simultaneamente sua ordem molecular.

Ilustrando um complexo aparelho giratório, o sistema de fieira de uma Araneus diadematus adulta (aranha cruzada de jardim) compreende numerosas glândulas, detalhadas posteriormente. Uma arquitetura glandular comparável também é observada na aranha viúva negra.

• 500 glândulas piriformes, especializadas na criação de pontos de fixação.
• 4 glândulas ampolas, responsáveis pela construção da moldura da teia.
• 300 glândulas aciniformes, utilizadas para o revestimento externo dos sacos de ovos e para capturar presas.
• 4 glândulas tubuliformes, dedicadas à produção de seda do saco de ovos.
• 4 glândulas agregadas, com funções adesivas.
• 2 glândulas coronárias, responsáveis por gerar os fios das linhas de adesão.

Síntese Artificial

A síntese artificial da seda de aranha em fibras necessita de duas tarefas principais: a criação da matéria-prima (análoga à seda não fiada encontrada nas aranhas) e a replicação das condições naturais de produção (incluindo o funil, a válvula, o duto cônico e a torneira). Até o momento, apenas um número limitado de estratégias produziu seda que pode ser sintetizada com eficiência em fibras.

Matéria-prima

A seda não fiada possui uma estrutura molecular caracterizada pela sua complexidade e comprimento. Embora esta estrutura inerente confira propriedades vantajosas às fibras, apresenta simultaneamente desafios significativos para a replicação. Consequentemente, diversos organismos serviram como modelos nos esforços para replicar os componentes proteicos essenciais. Posteriormente, essas proteínas requerem extração, purificação e fiação antes da avaliação de suas propriedades.

Geometria

Sedas de aranha que exibem uma estrutura molecular comparativamente mais simples necessitam de sistemas de dutos intrincados para facilitar a formação de fibras eficazes. Várias abordagens foram exploradas:

Método de seringa e agulha

Neste método, a matéria-prima é impulsionada através de uma agulha oca por meio de uma seringa.

Embora esta técnica seja econômica e simples de implementar, ela apenas se aproxima vagamente da morfologia natural da glândula e das condições ambientais. As fibras produzidas por este método requerem frequentemente desidratação química, utilizando substâncias como metanol ou acetona (que são ambientalmente indesejáveis), para promover a solidificação. Além disso, o estiramento subsequente das fibras pode ser necessário para atingir as propriedades desejadas do material.

Superfícies superhidrofóbicas

A deposição de uma solução de seda de aranha em uma superfície superhidrofóbica facilita a formação de folhas, partículas e nanofios de seda de aranha.

Planilhas

A automontagem da seda nas interfaces líquido-gás de uma solução produz folhas robustas e fortes. Atualmente, essas folhas estão sendo investigadas por seu potencial em imitar a membrana basal em aplicações de modelagem de tecidos.

Microfluídica

Os sistemas microfluídicos oferecem a vantagem de um controle preciso e permitem a fiação experimental de pequenos volumes de fibra não fiada; no entanto, a sua configuração inicial e os custos de desenvolvimento são substanciais. Apesar destes custos, foi concedida uma patente para esta tecnologia, e as fibras fiadas continuamente produzidas através de microfluídica alcançaram aplicação comercial.

Eletrofiação

A eletrofiação é uma técnica bem estabelecida na qual um fluido é contido em um reservatório, permitindo sua saída por ação capilar. Um substrato condutor está situado abaixo do fluido e uma diferença de potencial elétrico é estabelecida entre o fluido e o substrato. Essa diferença de potencial faz com que o fluido seja atraído em direção ao substrato, resultando na ejeção de minúsculas fibras do seu ponto de emissão, conhecido como cone de Taylor, em direção ao substrato, solidificando-se durante o trânsito. Esta metodologia facilita a produção de fibras em nanoescala a partir de seda extraída naturalmente e de fibroína de seda regenerada.

Geometrias e aplicações alternativas

Além das fibras tradicionais, a seda pode ser fabricada em diversas outras formas e dimensões, incluindo cápsulas esféricas para administração de medicamentos, estruturas celulares para engenharia de tecidos e cicatrização de feridas, bem como componentes para têxteis, cosméticos e revestimentos, entre inúmeras outras aplicações. As proteínas da seda da aranha são capazes de se automontar em superfícies superhidrofóbicas para produzir nanofios e folhas circulares de tamanho micron. Além disso, as proteínas recombinantes da seda da aranha podem se automontar na interface líquido-ar de uma solução estática, produzindo nanomembranas permeáveis ​​às proteínas, robustas e flexíveis que promovem a proliferação celular. As aplicações prospectivas para essas nanomembranas abrangem transplantes de pele e membranas de suporte em sistemas de órgãos em um chip. Notavelmente, essas nanomembranas foram empregadas com sucesso para construir um modelo estático in vitro de um vaso sanguíneo.

Seda sintética de aranha

A replicação das intrincadas condições necessárias para a produção de fibras de seda de aranha com propriedades comparáveis às da seda natural apresentou desafios significativos tanto para a pesquisa quanto para os esforços nascentes de fabricação. Utilizando engenharia genética, vários organismos, incluindo E. coli, leveduras, plantas, bichos-da-seda e outras espécies animais foram projetadas para sintetizar proteínas semelhantes à seda da aranha. Estas proteínas modificadas, no entanto, exibem características distintas em comparação com aquelas derivadas diretamente de aranhas. A extrusão destas fibras proteicas num ambiente aquoso é denominada "fiação húmida". Este processo gerou com sucesso fibras de seda com diâmetros variando de 10 a 60 µm, o que contrasta com os diâmetros de 2,5–4 µm observados na seda natural de aranha. Conseqüentemente, as sedas artificiais de aranha, possuindo menos proteínas e mais simples do que a seda natural de dragline, normalmente demonstram aproximadamente metade do diâmetro, força e flexibilidade de suas contrapartes naturais.

Desenvolvimentos de Pesquisa

• Em março de 2010, uma equipe de pesquisa do Korea Advanced Institute of Science & Tecnologia projetada com sucesso E. coli, incorporando genes específicos da espécie de aranha Nephila clavipes, para produzir diretamente seda de aranha. Este método inovador elimina a necessidade de extrair seda de aranhas.
• Uma proteína sintética de seda de aranha, pesando 556 kDa, foi projetada usando 192 motivos repetidos derivados do N. clavipes dragline spidroin. Esta proteína projetada exibiu propriedades mecânicas comparáveis ao seu equivalente natural, incluindo uma resistência à tração de 1,03 ± 0,11 GPa, um módulo de 13,7 ± 3,0 GPa, uma extensibilidade de 18 ± 6% e uma tenacidade de 114 ± 51 MJ/m3.
• AMSilk desenvolveu com sucesso a espidroína utilizando síntese bacteriana.
• A Bolt Threads desenvolveu uma spidroína recombinante através da fermentação de leveduras, visando sua aplicação em fibras de vestuário e itens de higiene pessoal. Posteriormente, a empresa lançou os primeiros produtos de vestuário comercial feitos de seda de aranha recombinante, comercializados sob a marca Microsilk, exemplificados por gravatas e gorros.
• Os Laboratórios Kraig Biocraft aproveitaram pesquisas realizadas nas Universidades de Wyoming e Notre Dame para desenvolver bichos-da-seda geneticamente modificados capazes de produzir seda de aranha.
• Nexia, uma empresa canadense de biotecnologia extinta, produziu com sucesso proteína de seda de aranha em cabras transgênicas. O leite dessas cabras continha quantidades substanciais de proteína, especificamente 1–2 gramas de proteínas da seda por litro. Esforços subsequentes para transformar esta proteína em fibras semelhantes à seda natural de aranha produziram fibras com tenacidade variando de 2 a 3 gramas por denier. Nexia empregou uma técnica de fiação úmida, extrusando a solução de proteína da seda através de pequenos orifícios para imitar uma fieira natural; no entanto, este método revelou-se inadequado para replicar as propriedades intrínsecas da seda de aranha nativa.
• Spiber desenvolveu uma seda sintética de aranha, designada Q/QMONOS. Em colaboração com Goldwin, uma parca de esqui fabricada com este material foi testada em 2016.
• Cientistas do Centro RIKEN do Japão desenvolveram uma glândula artificial capaz de replicar a arquitetura molecular da seda de aranha. Este sistema utilizou mecanismos microfluídicos precisos para guiar as proteínas na automontagem em fibras funcionais. A metodologia envolveu a aplicação de pressão negativa para aspirar, em vez de impulsionar, uma solução de spidroin através do dispositivo. As fibras produzidas por meio desse processo exibiam uma estrutura hierárquica consistente com as fibras naturais.

Pesquisa

Aplicativos Humanos

O esforço inicial documentado para tecer tecido a partir de seda de aranha ocorreu em 1709, quando François Xavier Bon empregou um método semelhante à produção de seda de bicho-da-seda para tecer seda, proveniente de casulos de ovos de aranha, em meias e luvas. Cinco décadas depois, o missionário jesuíta Ramón M. Termeyer desenvolveu um aparelho de bobinagem para colher diretamente seda de aranha, permitindo sua conversão em fios. Apesar destas inovações, nem Bon nem Termeyer conseguiram gerar quantidades comercialmente viáveis.

O avanço das técnicas de produção em massa de seda de aranha facilitou sua aplicação em produtos militares, médicos e de consumo, incluindo armaduras balísticas, calçados esportivos, itens de cuidados pessoais, revestimentos para implantes mamários e cateteres, bombas mecânicas de insulina, roupas de moda e agasalhos. No entanto, devido aos desafios inerentes à extração e processamento, o tecido mais substancial conhecido fabricado a partir de seda de aranha continua sendo um tecido dourado de 11 por 4 pés (3,4 por 1,2 m) produzido em Madagascar em 2009. Esta criação exigiu o esforço de quatro anos de oitenta e dois indivíduos para coletar mais de um milhão de aranhas de orbe dourada e extrair sua seda. Além disso, em 2012, fibras de seda de aranha foram utilizadas na construção de um conjunto de cordas para violino.

Aplicações Médicas

Historicamente, os camponeses que residiam no sul das montanhas dos Cárpatos dissecavam tubos construídos pelas aranhas Atypus e aplicavam o revestimento interno nas feridas. Foi relatado que essa prática promove a cura e se integra à pele, fenômeno atribuído às qualidades anti-sépticas da seda e ao seu alto teor de vitamina K, que pode auxiliar na coagulação do sangue. Além disso, N. clavipes a seda foi investigada por seu potencial na pesquisa de regeneração neuronal em mamíferos.

Aplicações Científicas e Tecnológicas

A seda da aranha tem servido historicamente como material para miras em vários instrumentos ópticos, incluindo telescópios, microscópios e miras telescópicas de rifle. Em 2011, fibras de seda foram empregadas para produzir intrincados padrões de difração sobre sinais interferométricos de fenda N, uma técnica relevante para comunicações ópticas. Além disso, a seda tem sido utilizada no desenvolvimento de biolentes, que, quando combinadas com lasers, podem facilitar a geração de imagens internas de alta resolução do corpo humano. A seda tem sido empregada para suspender alvos de fusão de confinamento inercial durante a ignição do laser devido à sua elasticidade significativa e alta relação energia-quebra, mesmo em temperaturas criogênicas variando de 10 a 20 K. Além disso, sua composição de elementos "leves" de número atômico garante que não emita raios X. durante a irradiação, o que poderia pré-aquecer o alvo e, assim, aumentar o diferencial de pressão necessário para a fusão.

Referências

"The Silk Spinners", um programa da BBC, explora animais que produzem seda.

• "The Silk Spinners", um programa da BBC sobre animais produtores de seda
• Meadows, R. (2014, 5 de agosto). Como as aranhas tecem a seda. PLOS Biologia, 12(8), e1001922. doi:10.1371/journal.pbio.1001922. PMC 4122354. PMID 25093404.Rejcek, P. (2019, 11 de abril). A teia emaranhada que transforma a seda da aranha em um supermaterial. Singularity Hub. Recuperado em 24 de abril de 2019.
• Seda de aranha sintética mais forte e resistente que a real. (2021, 21 de julho). Novo Atlas. Recuperado em 21 de julho de 2021.A biomimética envolve a imitação de sistemas biológicos para enfrentar os desafios humanos.
  • Biomimética – Imitação de sistemas biológicos para a resolução de problemas humanos
  • DNA recombinante refere-se a moléculas de DNA projetadas em nível molecular por meio de intervenção humana, resultando em novas sequências de DNA.