Des chercheurs du Karolinska Institutet ont découvert que les araignées disposent d'une astuce spéciale pour renforcer leur soie, en utilisant un activateur moléculaire naturel biocompatible. En utilisant le même secret, les chercheurs sont capables de créer des fibres biomimétiques de soie d'araignée de manière non toxique. L'étude est publiée dans Advanced Functional Materials .
La soie d'araignée est connue pour être un matériau solide et respectueux de l'environnement, tandis que les fibres biomimétiques semblables à la soie d'araignée sont actuellement insuffisantes en termes de performances mécaniques.
Une stratégie pour augmenter la résistance mécanique des fibres biomimétiques ressemblant à de la soie d’araignée consiste à introduire des motifs formant de l’amyloïde (assemblages de protéines fibrillaires) dans les protéines de la soie d’araignée (spidroïnes). Cependant, il est important de noter que les fibrilles amyloïdes sont intrinsèquement toxiques, par exemple les nanofibrilles de soie dérivées de cocons, potentiellement associées à diverses maladies.
Gefei Chen, chercheur principal au Département des biosciences et de la nutrition du Karolinska Institutet et auteur correspondant de cette nouvelle étude, explique que les activateurs moléculaires (domaines espaceurs) s'auto-assemblent plutôt en fibrilles de type amyloïde par des voies évitant probablement la formation d'intermédiaires cytotoxiques. L'incorporation de ce domaine espaceur dans une spirroïne chimérique facilite l'auto-assemblage en fibres ressemblant à de la soie, augmente l'homogénéité moléculaire des fibres et améliore considérablement la résistance mécanique des fibres.
Ce domaine espaceur offre donc un moyen d'améliorer les propriétés des fibres recombinantes ressemblant à de la soie d'araignée et les chercheurs espèrent pouvoir utiliser cette stratégie sur différents matériaux fonctionnels pour améliorer leurs propriétés mécaniques.
L'étude est le fruit d'un travail d'équipe de chercheurs du Karolinska Institutet, de l'Université de Soochow (Chine) et de l'Université d'Umeå, avec un mélange d'outils comprenant l'intelligence artificielle, des modèles mathématiques et une méthode pour filer la soie.
Plus d'informations : Xingmei Qi et al, Les araignées utilisent la conversion structurelle des domaines amyloïdogènes globulaires pour fabriquer des fibres de soie solides, Matériaux fonctionnels avancés (2024). DOI : 10.1002/adfm.202315409
Informations sur le journal : Matériaux fonctionnels avancés
Fourni par Karolinska Institutet
