La biología sintética permite que las bacterias desarrollen músculo

¿Usarías ropa hecha de fibras musculares? ¿Usarlos para atarse los zapatos o incluso usarlos como cinturón? Puede sonar un poco extraño, pero si esas fibras pudieran contener más energía antes de romperse que el algodón, la seda, el nailon o incluso Claire, ¿por qué no?

No te preocupes, estos músculos se pueden producir sin dañar a ningún animal.

Los científicos de la Escuela de Ingeniería McKelvey de la Universidad de Washington, D.C., han desarrollado un enfoque de química sintética diseñado para polimerizar proteínas dentro de bacterias. Esto permitió que las bacterias produjeran una proteína muscular de alto peso molecular, titanio, que luego se enrollaba en fibras.

Su estudio fue publicado en la revista el lunes 30 de agosto. Comunicaciones de la naturaleza.

¿Como es el? fibras musculares«- dijo Fujon Zhang, profesor del Departamento de Energía, Medio Ambiente e Ingeniería Química. Ahora estos programas se pueden implementar sin la necesidad de tejidos animales.

La proteína muscular sintética producida en el laboratorio de Zhang es el titanio, uno de los tres componentes proteicos principales del tejido muscular. Crítico para eso propiedades mecánicas es el gran tamaño molecular del titanio. «Es la proteína más grande conocida en la naturaleza», dice el Dr. Cameron Sargent. Junto con Christopher Bowen, estudiante del Departamento de Biología y Ciencias Biomédicas, primer autor del periódico, recientemente Egresado del Departamento de Energía, Medio Ambiente e Ingeniería Química.

Las fibras musculares han sido de interés durante mucho tiempo, dijo Zhang. Los investigadores intentaron diseñar materiales con propiedades similares a los músculos para diversas aplicaciones, como la robótica blanda. «Preguntamos, ‘¿Por qué no entrenamos los músculos sintéticos directamente?'», Dijo. «Pero no los vamos a tomar de los animales, usaremos bacterias para eso».

Para evitar algunos de los problemas que generalmente impiden que las bacterias produzcan proteínas grandes, el equipo desarrolló las bacterias combinando trozos más pequeños de proteína en polímeros de peso molecular extremadamente alto, dos megadaltons, aproximadamente 50 veces la bacteria promedio. proteína. Luego procesaron en húmedo las proteínas en fibras de aproximadamente diez micrones de diámetro, o una décima parte del grosor de un cabello humano.

Trabajando con Yang Shin, profesor de energía, medio ambiente e ingeniería química, Sinan Keten, profesor de ingeniería mecánica en la Universidad Northwestern, el grupo luego analizó la estructura de estas fibras para determinar los mecanismos moleculares de resistencia, calor o calor excepcionales. .Una combinación única de capacidad de dispersión.

Además de la ropa de lujo o la armadura protectora (nuevamente, las fibras son más rígidas que el Kevlar, el material utilizado en las armaduras corporales), Sargent señaló que este material también tiene muchas aplicaciones biomédicas potenciales. Debido a que es casi idéntico a las proteínas del tejido muscular, se supone que este material sintético es biocompatible, por lo que puede ser un gran material para suturas, ingeniería de tejidos, etc.

El equipo de investigación de Zhang no tiene la intención de detenerse en material sintético músculo: fibra. Es probable que el futuro cuente con materiales más exclusivos que permitan su estrategia de síntesis bacteriológica. Basado en la investigación, Bowen, Cameron և Zhang presentó una solicitud de patente.

«La belleza del sistema es que realmente es una plataforma que se puede utilizar en cualquier lugar», dijo Sargent. «Podemos tomar proteínas de diferentes contextos naturales, luego ponerlas en una plataforma de polimerización, crear proteínas más grandes y más largas para que se usen diferentes materiales, más estables».