Versioni microscopiche dei bozzoli filati dai bachi da seta sono state prodotte da un team di ricercatori. Le minuscole capsule, che sono invisibili ad occhio nudo, può proteggere materiali molecolari sensibili, e potrebbe rivelarsi una tecnologia significativa in settori quali la scienza dell'alimentazione, biotecnologie e medicina.

Le capsule sono state realizzate presso l'Università di Cambridge utilizzando un processo di microingegneria appositamente sviluppato. Il processo imita su microscala il modo in cui i bachi da seta Bombyx mori filano i bozzoli da cui viene raccolta la seta naturale. Le capsule risultanti su scala micron comprendono un guscio solido e resistente di nano-fibrille di seta che circondano e proteggono un centro di carico liquido, e sono più di mille volte più piccoli di quelli creati dai bachi da seta.

Scrivere sul diario Comunicazioni sulla natura , il team suggerisce che questi "microbozzoli" sono una potenziale soluzione a un problema tecnologico comune:come proteggere le molecole sensibili che hanno potenziali benefici per la salute o nutrizionali, ma possono facilmente degradarsi e perdere queste qualità favorevoli durante lo stoccaggio o la lavorazione.

Lo studio sostiene che sigillare tali molecole in uno strato protettivo di seta potrebbe essere la risposta, e che i microbozzoli di seta che sono troppo piccoli per essere visti (o assaggiati) potrebbero essere usati per ospitare minuscole particelle di "carico" molecolare benefico in vari prodotti, come cosmetici e cibo.

La stessa tecnologia potrebbe essere utilizzata anche nei prodotti farmaceutici per trattare un'ampia gamma di malattie gravi e debilitanti. Nello studio, i ricercatori hanno dimostrato con successo che i microbozzoli di seta possono aumentare la stabilità e la durata di un anticorpo che agisce su una proteina implicata nelle malattie neurodegenerative.

Il lavoro è stato svolto da un team internazionale di accademici delle Università di Cambridge, Oxford e Sheffield nel Regno Unito; il Politecnico federale di Zurigo, Svizzera; e il Weizmann Institute of Science in Israele. Lo studio è stato condotto dal professor Tuomas Knowles, membro del St John's College dell'Università di Cambridge e co-direttore del Center for Protein Misfolding Diseases.

"È un problema comune in una serie di aree di grande importanza pratica avere molecole attive che possiedono proprietà benefiche ma sono difficili da stabilizzare per la conservazione", ha detto Knowles. "Un concettualmente semplice, ma potente, la soluzione è metterli all'interno di minuscole capsule. Tali capsule sono tipicamente realizzate con polimeri sintetici, che può avere una serie di inconvenienti, e recentemente abbiamo esplorato l'uso di materiali completamente naturali per questo scopo. Esiste la possibilità di sostituire la plastica con materiali biologici sostenibili, come la seta, per questo scopo."

Dott.ssa Ulyana Shimanovich, che ha svolto una parte importante del lavoro sperimentale come associato di ricerca post-dottorato al St John's College, ha dichiarato:"La seta è un fantastico esempio di materiale strutturale naturale. Ma abbiamo dovuto superare la sfida di controllare la seta nella misura in cui potevamo modellarla secondo i nostri disegni, che sono molto più piccoli dei bozzoli di seta naturale."

Dottor Chris Holland, collaboratore e capo del Natural Materials Group a Sheffield ha aggiunto:"La seta è fantastica perché mentre viene conservata come un liquido, la rotazione lo trasforma in un solido. Ciò si ottiene allungando le proteine ​​della seta mentre scorrono lungo un tubo microscopico all'interno del baco da seta".

Per imitare questo, i ricercatori hanno creato un piccolo, condotto di filatura artificiale, che copia il processo di filatura naturale per far sì che la seta non filata si formi in un solido. Hanno quindi studiato come controllare la geometria di questo autoassemblaggio per creare gusci microscopici.

Realizzare capsule sintetiche convenzionali può essere difficile da ottenere in modo ecologico e con materiali biodegradabili e biocompatibili. La seta non è solo più facile da produrre; è anche biodegradabile e richiede meno energia per la produzione.

"La seta naturale è già utilizzata in prodotti come i materiali chirurgici, quindi sappiamo che è sicuro per l'uso umano, "Il professor Fritz Vollrath, capo dell'Oxford Silk Group, ha dichiarato. "È importante sottolineare che l'approccio non cambia il materiale, solo la sua forma."

I microbozzoli di seta potrebbero anche espandere la gamma e la durata di conservazione delle proteine ​​e delle molecole disponibili per l'uso farmaceutico. Poiché la tecnologia può preservare gli anticorpi, che altrimenti si degraderebbe, in bozzoli con pareti che possono essere progettate per dissolversi nel tempo, potrebbe consentire lo sviluppo di nuovi trattamenti contro il cancro, o condizioni neurodegenerative come il morbo di Alzheimer e il morbo di Parkinson.

Per esplorare la fattibilità delle microcapsule di seta a questo proposito, i ricercatori hanno testato con successo i microbozzoli con un anticorpo che è stato sviluppato per agire sull'alfa-sinucleina, la proteina che si pensa non funzioni correttamente all'inizio del processo molecolare che porta alla malattia di Parkinson. Questo studio è stato condotto con il supporto del Cambridge Center for Misfolding Diseases, il cui programma di ricerca è incentrato sulla ricerca di modi per prevenire e curare condizioni neurodegenerative come il morbo di Alzheimer e il morbo di Parkinson.

"Alcune delle terapie più efficaci e più vendute sono gli anticorpi, "Michele Vendruscolo, co-direttore del Cambridge Center of Misfolding Diseases, disse. "Però, gli anticorpi tendono ad essere soggetti ad aggregazione alle alte concentrazioni necessarie per la consegna, il che significa che spesso vengono cancellati per l'uso nei trattamenti, o devono essere progettati per promuovere la stabilità."

"Contenendo tali anticorpi nei microbozzoli, come abbiamo fatto qui, potremmo estendere significativamente non solo la loro longevità, ma anche la gamma di anticorpi a nostra disposizione, " Knowles ha detto. "Siamo molto entusiasti delle possibilità di utilizzare il potere della microfluidica per generare tipi completamente nuovi di materiali artificiali da proteine ​​completamente naturali".

Lo studio, Microcooons di seta per la stabilizzazione delle proteine ​​e l'incapsulamento molecolare, è pubblicato in Comunicazioni sulla natura .