Di tutti gli entusiasmanti argomenti nel campo della ricerca sui materiali e biochimica, uno dei più caldi in assoluto è svelare i misteri della seta di ragno.

Spesso affermato di essere "più forte dell'acciaio", le fibre a base di proteine ​​hanno il potenziale per cambiare il mondo materiale come lo conosciamo. Però, nonostante decenni di ricerche, nessuno è stato in grado di produrre in serie la seta di ragno, principalmente perché il metodo esatto di come è fatto è ancora avvolto nel mistero.

In un passo verso la comprensione del suo funzionamento interno, i ricercatori della Graduate School of Engineering dell'Università di Kyoto riferiscono di un nuovo modello per l'assemblaggio della seta di ragno, riportando che la chiave per la "filatura" della seta di ragno è una combinazione di acidificazione e un processo noto come separazione di fase liquido-liquido, o LLPS.

"La seta del ragno è fatta di proteine ​​chiamate spidroina. Il ragno ha una ghiandola che è densamente piena di spidroina allo stato liquido chiamata droga, " spiega Ali D Malay primo autore dello studio, pubblicato in Progressi scientifici .

"Questo liquido viene rapidamente convertito nella seta resistente e strutturalmente complessa. Per indagare su come avviene esattamente ciò, abbiamo deciso di tornare al tavolo da disegno e guardare gli spidroini stessi. Quindi abbiamo sviluppato spidroni artificiali che imitano da vicino quelli che si trovano in natura. "

Sviluppare la proteina non è stato un compito facile, ma sono atterrati usando uno spidroin specifico chiamato MaSp2, una delle proteine ​​della seta di ragno più comuni, e che sono solubili in acqua.

Dopo aver isolato la loro proteina artificiale della seta di ragno, il team ha iniziato ad osservare la sua attività in diverse condizioni chimiche, con l'intenzione di capire quali cambiamenti chimici chiave sono necessari affinché la fase liquida diventi solida.

"Abbiamo visto per la prima volta la proteina riunirsi in piccoli grappoli. Ma quando abbiamo aggiunto il fosfato di potassio, ha iniziato immediatamente a condensarsi in grandi goccioline ad alta densità, " spiega Malay. "Questo è un fenomeno noto come separazione di fase liquido-liquido - accade abbastanza spesso nelle cellule - ed è quando le goccioline di liquido cambiano dimensione e densità in base all'ambiente circostante".

Ma questa era solo una parte del puzzle. Cosa ci vuole per trasformare questa fase liquida nelle fibre di seta che conosciamo così bene? La chiave era il pH. Quando il team ha abbassato il pH della soluzione, i globi cominciarono a fondersi insieme, formando una fitta rete di fibre.

Sia LLPS che la formazione della rete in fibra sono avvenute in modo così spontaneo da essere visibile in tempo reale. Inoltre, quando la rete in fibra è stata sottoposta a stress meccanico ha iniziato ad organizzarsi in una struttura gerarchica proprio come la seta di ragno.

"La seta di ragno spesso supera i materiali artificiali più avanzati oggi, e la produzione di queste fibre sintetiche spesso si basa su solventi organici dannosi e alte temperature. La cosa incredibile qui è che siamo stati in grado di formare la seta di ragno usando l'acqua come solvente, e a temperatura ambiente, " conclude Keiji Numata che ha guidato lo studio.

"Se possiamo imparare a emulare i meccanismi della filatura della seta di ragno, potrebbe avere un profondo impatto sul futuro della produzione".