Um material excepcional / An outstanding material

*********************************************************************************** Não é novidade que as aranhas produzem o material mais forte e resistente que existe, apesar de maleável e elástico. É a seda que compõe suas teias. Se conseguíssemos sintetizar esses fios, poderíamos produzir coletes à prova de bala, cabos melhores que os de aço que sustentam pontes e próteses ortopédicas, tudo incrivelmente leve.

A humanidade produz tecidos com a seda do bicho-da-seda há uns 5 mil anos, mas a seda das aranha é mecanicamente muito superior, mais resistente e elástica, e pode ser produzida em nove variedades, cada qual para uma finalidade. O mecanismo de produção das aranhas é fantástico, transforma a proteína dos insetos que devora em seda.

Cientistas ingleses têm observado aranhas que produzem teias circulares, chamadas orb-weavers, e a maior delas é a da espécie Nephila.

Embora seu tamanho possa assustar - a fêmea chega a três centímetros - isso permite que extraia maiores quantidades de seda para estudos.

Antes de ser transformar em fibra, a seda é armazenada em uma glândula, na forma líquida, que depois será transformada em fios. Os cientistas precisam desvendar a composição do líquido e o mecanismo usado para transformá-lo em seda. Sabe-se que a substância é um cristal líquido: flui como tal, mas as moléculas são alinhadas como cristais.

Os estreitos dutos dentro da aranha, pelos quais o líquido passa forçam a água a sair, e junta as moléculas em camadas em ziguezague. Com isso, a substância sai do abdômen do inseto como um fibra fortíssima. Para compreender como a aranha trabalha o material, cuja conversão requer energia, proporcionada pelos movimentos que ela faz no duto,a equipe usou um reômetro, aparelho que imita as forças lá dentro.

Para entender, pense numa massa. Com a massa entre os dedos, à medida que se abrem e fecham os dedos ela se torna um material elástico. No entanto, com movimentos rápidos, ela se torna um material que se rompe facilmente.

A reometria permitiu descobrir que a a seda da aranha segue um princípio similar. se a Neophila quiser fazer uma fibra flexível e elástica, talvez para conservar seus ovos, ela gira a seda devagar. Mas se o fizer rapidamente, um fibra mais dura é produzida, ideal para a teia.

Embora o processo de rotação faça o ajuste fino das propriedades da seda, são os seus componentes que determinam o espectro de propriedades que podem ser obtidas.

A conexão entre as propriedades dos diferentes tipos de seda pode estar na concentração de um aminoacido chamado prolina. Quanto mais dessa substância houver na seda, mais ela encolhe e expele água. Acredita-se que a prolina quebra a estrutura cristalina da seda, permitindo a saída de água e um material mais flexível.

Apenas na medicina, a seda poderá ser usada em suturas, bandagens e até para permitir o crescimento de células-tronco. Ainda há muito o que fazer para se chegar lá, mas, considerando que as aranhas levaram 400 milhões de anos para aperfeiçoar suas técnicas, até que não estamo indo mal.

It's no news that spiders make the strongest, more flexible and elastic materials ever. It's spider silk. If we could synthesize it, we'd make lightweight bulletproof vests, cable for suspension bridges, and orthopaedics.

Mankind makes fabrics from silk from silkworms since 5,000 years ago. Spider silk, however, is mechanically far superior, strong and stretchy, and can be produced in nine different varieties per spider, each for a different function.

British scientists have been exploring how the Golden Orb-weaving spiders, genus Nephila, make their silk. Orb-weavers are spiders that make circular webs, and Nephila is the largest of them all.

Although her size - the female can be up to three centimetres long - may be alarming to many, it is an advantage for scientists, as she contains ample amounts of silk to extract and study.

Before it emerges as a fibre, silk is stored in a specific gland as a "dope" (the liquid substance that will be spun to produce the silk). The scientists need to work out what the dope consists of and how it becomes solid.

Dragline silk dope is a liquid crystal: the silk protein molecules flow like a liquid, but are aligned like a crystal.

But the narrow duct down which the dope travels on its way through the spider's body squeezes the water out and forces the molecules to become tightly bonded in zigzag layers. The dope emerges from the abdomen as a solid thread.

Converting liquid dope to solid fibre requires energy, which is supplied by the forces exerted on the liquid as it squeezes down the spinning duct. To determine how Nephila controls the properties of her silk, os cientistas used a rheometer, a machine that mimics forces inside the duct.

To understand the results, think of Silly Putty. Holding the putty between your fingers and pulling it apart slowly creates a stretchy material. However, jerking it apart abruptly produces a material that is brittle and can easily snap.

Rheometry found that spider silk follows a similar principle. If Nephila chooses to make a flexible, stretchy fibre, perhaps to swathe her eggs, she spins the silk slowly. However, reeling it quickly produces a stiffer, stronger fibre, ideal for a sturdy web spoke.

While the spinning process fine-tunes the silk's properties, it is its constituents that determine the range of properties available. That the link between the properties of all the different kinds of silk may lie in the concentration of an amino acid called proline. The more proline is present in the silk, the more it shrinks in water. Proline is thought to break up the stiff crystalline structure of the silk, allowing water to flood in and resulting in a softer, flexible material.

In medicine alone, silk could be used in sutures, bandages, and even to help grow stem cells. Of course, there are still hurdles to overcome - but considering it took spiders 400 million years to perfect their techniques, we are not doing a bad job .