En Japón han conseguido una innovadora superseda de alto rendimiento, tras modificar la dieta de los gusanos (Bombyx mori). Este innovador biopolímero tiene la peculiaridad de mantener su forma aunque se la moje. La humedad no le afecta.
Elaborada minuciosamente a partir de los capullos de los gusanos de seda, la seda ha sido valorada durante más de 4.000 años como un material de lujo. Además de su belleza, es ligera, resistente y biocompatible, lo que permite su uso en prendas de vestir, materiales médicos y mucho más.
Sin embargo, la convencional tiene una desventaja evidente: se encoge y pierde su forma tras la exposición repetida a la humedad.
Investigadores de la Universidad de Tohoku han desarrollado una superseda de alto rendimiento que soluciona en gran medida esta debilidad. En lugar de alterar las fibras de seda, los investigadores se centraron en una etapa anterior del proceso modificando la dieta de los gusanos.
El resultado del estudio que difunde Journal of Industrial Textiles son fibras de seda con un 50 % más de resistencia a la tracción y una contracción reducida tras el humedecimiento y secado a menos de una cuarta parte de la de la seda sin tratar.
Estas notables mejoras se observaron incluso al procesar las fibras para convertirlas en hilo y tejidos, lo que indica que podríamos estar en el camino correcto para utilizar esta superseda de forma eficaz en productos finales.
También añadieron nanofibras de celulosa (CNF) de origen vegetal al alimento de los gusanos. Otros métodos pueden requerir tratamientos químicos tóxicos o modificaciones importantes en el proceso de producción de seda.
En cambio, simplemente añadir una pequeña cantidad de CNF resistentes al alimento de los gusanos de seda representa una forma práctica y ecológica de producir productos de mayor valor.
La superseda en Biomedicina
El profesor Hiroki Kurita, coordinador de este equipo, recuerda que la seda no se limita a la moda; también se utiliza en una gran variedad de industrias, como en biomedicina en sutura quirúrgica o como biomaterial para favorecer la cicatrización de heridas.
Basándose en sus trabajos previos, los investigadores esperaban que la nueva dieta fortaleciera las fibras de seda individuales, pero no estaban seguros de si estos beneficios persistirían después del hilado y el tejido, o si podría mejorar la estabilidad dimensional en condiciones húmedas.
Estos hallazgos sugieren que pequeños cambios durante la producción de seda pueden tener un gran impacto en el rendimiento de los productos textiles terminados.
“Nuestro objetivo – explica este científico- era mejorar la seda conservando sus ventajas naturales. Nos entusiasmó descubrir que, simplemente cambiando la dieta de los gusanos, se obtenía una seda más resistente y mucho más estable dimensionalmente en ambientes húmedos. Esperamos que este enfoque sostenible contribuya al desarrollo de textiles funcionales de última generación”.
En este estudio, sus autores recuerdan que la seda cruda consta de dos filamentos de fibroína paralelos unidos y recubiertos por una capa de sericina, que desempeña un papel crucial en el mantenimiento de la integridad estructural del capullo.
Aunque la sericina confiere a la seda cruda una textura relativamente áspera y rígida, su eliminación mediante un proceso conocido como desgomado produce fibras de seda de fibroína (SF) más brillantes, flexibles y adecuadas para el hilado y el procesamiento posterior.
La SF desgomada puede disolverse mediante métodos químicos o enzimáticos para obtener una solución acuosa de seda de fibroína. Al regenerar esta solución, se puede fabricar una amplia variedad de materiales basados en SF con propiedades mecánicas ajustables, incluyendo películas, hidrogeles, estructuras porosas y nanopartículas.
Biomateriales avanzados
Los materiales basados en SF se han explorado activamente para aplicaciones como dispositivos electrónicos portátiles, membranas para el tratamiento de agua, biosensores, sistemas de administración de fármacos y andamios para ingeniería de tejidos, donde las propiedades del material se pueden adaptar a requisitos funcionales específicos.
Wu y su equipo detallan que la adición de un 5 % en peso de CNF al alimento “resultó en un módulo de Young mejorado y resistencia a la tracción de las fibras de SF cubiertas con una capa de sericina, como lo reveló el ensayo de tracción. Los análisis morfológicos demostraron además que las fibrillas individuales o los haces de fibrillas estaban alineados a lo largo de la dirección longitudinal de las fibras de seda y se dispersaban uniformemente”.
Además, demostraron que “las altas propiedades de tracción se mantuvieron incluso después de la eliminación de la capa de sericina de las superficies de SF, y que las CNF existían como estructuras fibrosas en la superficie de SF”.
Posteriormente, evaluaron las propiedades de tracción de hilos retorcidos de SF reforzados con CNF en función del nivel de torsión. Informaron de una resistencia superior en comparación con la SF convencional, así como de un equilibrio óptimo de propiedades mecánicas a un nivel de torsión de 1000 vueltas por metro. Además, “se demostró que los hilos retorcidos de SF reforzados con CNF también exhiben una excelente resistencia a la fatiga”, apuntan.
Cabe destacar que, cuando la superseda de fribroína reforzada con nanofibras de celulosa se almacenó accidentalmente en condiciones de alta humedad, las fibras permanecieron rectas, lo que para los autores de este estudio “sugiere que puede presentar una contracción reducida en ambientes húmedos”.
