Avec les avancées récentes, les chercheurs peuvent synthétiser de la soie avec des propriétés mécaniques similaires à celles de la soie d'une véritable araignée. Mais appliquer ce matériau à des thérapies médicales prometteuses pour des maladies telles que le cancer nécessite que les humains développent une capacité que seuls les arachnides ou les vers à soie possèdent - la capacité de contrôler la formation de la soie.

Une technique rapportée aujourd'hui dans Matériaux avancés offre une alternative prometteuse aux méthodes expérimentales de formation de soie qui reposent sur des produits chimiques agressifs, déclare le professeur agrégé My Hedhammar, chercheur au KTH Royal Institute of Technology à Stockholm.

Avec une élasticité élevée et une résistance comparable au Kevlar, la soie d'araignée a attiré l'attention pour son utilisation potentielle en médecine. Les chercheurs espèrent qu'il pourra servir d'échafaudage pour la réparation des tissus, ou être utilisé pour l'administration de médicaments, détection de biomarqueurs et de revêtements antimicrobiens. Mais trouver une méthode satisfaisante de production de protéines imitant la soie s'est avérée difficile.

"Des tentatives ont été faites pour imiter le processus de filage à l'aide de systèmes microfluidiques, filage humide et électrofilage, " dit Hedhammar. " Beaucoup de ces processus sont assez complexes à concevoir et nécessitent des produits chimiques agressifs tels que le méthanol pour rendre les fils insolubles dans l'eau après la formation, qui tuerait la bioactivité nécessaire à ces utilisations médicales. »

Au lieu, les chercheurs se sont appuyés sur des techniques de biochimie récemment développées qui utilisent des surfaces à micro-motifs pour concentrer les protéines et former des nanofils organiques, revêtements ou feuilles. L'équipe a utilisé une surface composée de piliers de silicium de petite taille qui ont été rendus hydrofuges avec un agent anti-mouillant.

Les chercheurs ont conçu deux types de protéines de soie - une avec une affinité pour les anticorps, et un autre avec des propriétés de liaison cellulaire. En plaçant des gouttelettes de protéines de soie solubles sur les piliers, l'équipe a pu réaliser trois formations distinctes de soie synthétique :des nanofils (qui pourraient être utilisés dans le traitement du cancer), des revêtements locaux (potentiellement utiles dans la détection de biomarqueurs) et des feuilles de soie (qui pourraient être utilisées comme échafaudages de croissance cellulaire).

Pour créer des nanofils, les chercheurs ont placé une gouttelette à la surface, puis l'a traîné latéralement, laissant des brins de matériau enjambant les piliers. De la même manière, pour créer une feuille, les scientifiques ont laissé une gouttelette s'évaporer à la surface. La stabilité des feuilles a été testée en les immergeant dans l'eau, ainsi que dans un milieu de culture cellulaire, pendant un certain nombre de jours.

"Les draps sont restés intacts, sans signes visuels de dissolution, confirmant que les protéines s'étaient transformées en une forme de soie stable, " déclare le co-auteur, le professeur Wouter van der Wijngaart de KTH.

Le papier, "Structuration de fils de soie d'araignée fonctionnels, Revêtements, et feuilles par auto-assemblage sur des surfaces de piliers superhydrophobes, " a été co-écrit par les chercheurs de KTH Linnea Gustafsson et Ronnie Jansson, en plus de Hedhammar et van der Wijngaart.