David Kaplan ha estado trabajando con seda durante décadas, moldeando y dando forma a andamios, esponjas y películas. Su laboratorio, el laboratorio de Kaplan, está cubierto de la sustancia, repleta de cajas de capullos de seda y fajos de seda de todo el mundo, todos esperando su transformación en nuevas formas. Kaplan, un ingeniero biomédico de la Universidad de Tufts, ha estudiado seda desde la década de 1990, descubriendo formas de construir tejidos corporales de sus fibras. Pero siglos antes de que naciera Kaplan, los sanadores recurrieron a la seda para resolver los problemas más apremiantes de la medicina.
Con una resistencia que rivaliza con el acero y la compatibilidad única con el cuerpo humano, la seda es un material ideal para todo, desde el cierre de la herida hasta la administración de medicamentos. Hoy, los científicos todavía están aprovechando las habilidades de la seda, posicionando a la antigua fibra para desempeñar un papel en la medicina moderna como material biomédico multipropósito.
La historia de la seda comienza en China, donde supuestamente fue entretejida en la tela de la sociedad alrededor de 2700 a. C. Según la antigua tradición china, la esposa del emperador amarillo estaba tomando té caliente debajo de un árbol de morera cuando el capullo de un gusano de seda, la larva de una polilla de seda, cayó en su taza. El líquido caliente disolvió el recubrimiento pegajoso del capullo, lo que provocó que el capullo se desentragrara en un hilo de seda. Poco después, la mujer comenzó a criar gusanos de seda y tejiendo sus hilos de seda, creando lo que se decía que eran las primeras telas de seda del mundo.
Hoy, algunos científicos ven un hilo de la verdad en esta legendaria historia. El biólogo Aarathi Prasad, autor de Silk: A World History, dice que, en conjunto, los huellas genéticas y los hallazgos arqueológicos sugieren que la domesticación de los gusanos de seda probablemente comenzó entre 4,000 y 5,000 años, aunque los artesanos pueden haber tejido seda silvestre, de provecho de los gusanos de seda silvestre, antes. De hecho, en 2016, los arqueólogos chinos anunciaron que habían encontrado rastros de seda en el suelo debajo de los cuerpos enterrados en las tumbas de Jiahu, en el centro de China, desde hace unos 8,500 años. Aunque los hilos probablemente provienen de gusanos de seda salvajes, pueden haber sido tejidos en telas de seda, ya que también se encontraron herramientas de tejido en el sitio.
Muchas criaturas hacen capullos de seda para protegerse contra los depredadores y las enfermedades, incluidas innumerables especies de polilla y araña de todo el mundo. Pero la seda ha sido históricamente obtenida del gusano de seda Bombyx Mori domesticado, que fue relativamente fácil de domesticar. “No es que fuera una mejor seda, pero era una seda más utilizable”, dice Prasad. Mientras que las fibras giradas por las arañas son más fuertes que las hiladas por los gusanos de seda, las arañas tienden a comer entre sí, lo que plantea una tremenda barrera de domesticación.
Una vez puestos, los huevos de B. Mori eclosionan en larvas adolescentes que se alimentan de grandes cantidades de hojas de morera hasta que están tan gordos que apenas pueden moverse. Fue entonces cuando los gusanos de seda comienzan a girar los capullos para protegerse del daño a medida que se transforman en polillas. Para hacer seda, B. mori produce un hilo compuesto de dos proteínas: fibroína y sericina. Fibroin sirve como el núcleo estructural de la seda, mientras que la sericina sirve como el recubrimiento pegajoso de la seda, haciendo que la seda se adhiera a sí misma y permitiendo que el capullo se pegue. Si bien las proteínas se almacenan como un gel líquido dentro de las glándulas de seda del gusano de seda, es el proceso de estirarse y girar a través de una boquilla cerca de las mandíbulas del gusano que transforman las proteínas en una fibra sólida y estructurada.
B. Mori Los gusanos de seda giran hilos que son más delgados y más fuertes que un mechón de cabello humano, con un solo capullo que contiene hasta 5,000 pies de hilo continuo y compuesto. La estructura molecular notablemente repetitiva de la seda le da al material su resistencia a la tracción, mientras que las moléculas mismas otorgan su biocompatibilidad y biodegradabilidad. De hecho, hirviendo los capullos en una solución alcalina y eliminando la sericina pegajosa, los sericultoristas o los productores de seda, hilos desenredados que son compatibles con el cuerpo y capaces de romperse lentamente.
Así como la seda protege los gusanos de seda, ayuda a los humanos a sanar, y lo ha hecho durante miles de años. En la antigua Grecia y Roma, por ejemplo, los sanadores ya habían reconocido un papel para la seda, tanto la araña como el gusano de la seda, en las heridas cubridas y cerradas. Los antiguos griegos y romanos no solo agruparon racimos de seda de araña para servir como vendajes; También usaron seda de gusano de seda como material de sutura, gracias a su fuerza y una lenta descomposición en el cuerpo.
Siglos de reproducción selectiva han creado polillas de B. Mori que son ciegas y blancas brillantes, por lo que no pueden ver o combinarse con su entorno. Sus alas son tan rechonchas que no pueden volar. Y las hembras están llenas de cientos de huevos que esperan ser fertilizados. “No pueden llegar muy lejos”, dice Prasad, discutiendo la idoneidad de la polilla de seda doméstica como fuente de seda. “Tienen que ser alimentados por humanos y criados por humanos”.
Galen, en particular, usó el material para coser tendones lesionados en gladiadores. “Deje que las ligaduras sean de un material que no se pudra fácilmente”, escribió el médico y filósofo griego en su antología de tratamiento médico, de metodo medendi, o “método de medicina”, alrededor de 150 CE siglos más tarde, en el siglo XVII, el cirujano francés ambroise paré usó ligaduras vasculares hechas de seda para evitar cauterar las heridas con el petróleo hiriendo. Incluso más tarde, en la década de 1860, el cirujano británico Joseph Lister introdujo las primeras suturas de seda estéril, limpiada de contaminantes utilizando una solución de ácido carbólico.
La fuerza de la seda también ha hecho populares suturas de seda esterilizadas en los tiempos modernos. Conocidos por su seguridad de nudos y su paso suave a través del tejido, son especialmente útiles en procedimientos oftálmicos, neurológicos y cardiovasculares, donde la calidad y la precisión son críticas. Sin embargo, las suturas no son el alcance de la utilidad médica moderna de Silk.
De la misma manera que los capullos de seda se desenredan, la seda también se desprende, cuando se libera de su sericina y se transforma en una solución acuosa de fibra de fibroína pura. Perfeccionado por Kaplan en la década de 1990, este proceso de ingeniería inversa, o “no pico”, la seda desbloquea su potencial como un bloque de construcción versátil, lo que permite convertirse en geles, esponjas, hojas y tintas, todo tipo de cosas, todo para el beneficio de la salud humana.
Moldeados en implantes en el laboratorio de Kaplan, los investigadores reconstituyen la seda en estructuras que imitan el cuerpo humano, apoyando el crecimiento celular y la reforma de los tejidos. Según Kaplan, la compatibilidad de la seda con las células y las propiedades personalizables lo hacen ideal para andamios 3D que ayudan a las células a regenerarse.
Los investigadores pueden controlar la densidad, la fuerza y la estructura de los andamios modificando el contenido de agua. “No hay límite para el tamaño y la escala, y puede usar casi cualquier método de procesamiento: extrusión, impresión 3D, fundición, etc.”, dice Kaplan. Una vez implantada, la seda permanece del mismo tamaño y forma hasta que los tejidos del cuerpo se reforman y la reemplazan. “No hay una sola parte del cuerpo humano que no haya sido recreado en seda [from a] Perspectiva de la investigación “, dice Chris Holland, un científico de biomaterials de la Universidad de Sheffield, desde” la cubierta de su ojo hasta los dientes, hasta todo “.
Con la ayuda de su colega, Fiorenzo Omenetto, un compañero ingeniero biomédico de la Universidad de Tufts y el director de Silklab de la escuela, Kaplan incluso ha diseñado un andamio de seda para curar una córnea humana. Más delgado que un solo hilo compuesto de seda de B. mori, la película transparente le da a las células corneales espacio suficiente para crecer, mientras que los agujeros pequeños empapados en todo el andamio aseguran que las células en crecimiento obtengan suficiente oxígeno. Otra investigación de Kaplan recurre a la seda para la reparación de huesos y vasos sanguíneos, regeneración de la piel y rebrote del cartílago, tejidos conectivos y ligamentos. Y tratamientos similares ya están disponibles para los pacientes. Silkvoice, un implante inyectable hecho de seda, aumenta las cuerdas vocales dañadas y deformadas, mejorando su producción de sonido. Ateado al laboratorio de Kaplan, fue aprobado por la Administración de Alimentos y Medicamentos en 2018.
Desde la antigüedad, los curanderos han reconocido el potencial de protección de la seda. Más allá de los vendajes y suturas, la seda se usó en uniformes militares, incluida la armadura del cuerpo de los soldados mongoles y chinos en la Edad Media, no solo por su fuerza, sino también por su capacidad de proteger las heridas, salvándolas de más lesiones. Si una flecha golpeaba, la tela se adhiría a la lesión, protegiéndola, dice Prasad, mientras también envuelve la punta de flecha, lo que facilita la eliminación.
De esta manera, la seda cumple su propósito original cuando se transforma en un biomaterial, protegiendo el cuerpo sin molestar al sistema inmune. “La seda es bastante aburrida, y lo digo en el buen sentido”, dice Kaplan. “Eso es lo que hace [it] tan especial “. Una vez dentro del cuerpo, la fibro de seda es inofensiva.
Además de la idoneidad de la seda como material biomédico, los científicos también pueden manipular sus soluciones de seda, modificar su forma y estructura y agregar sustancias a su mezcla para acelerar o ralentizar la degradación de la seda. “Podemos controlarlo”, dice Kaplan sobre el colapso de la seda, citando tornillos y placas a base de seda que se disuelven de una semana a un año después de la implantación, dependiendo de la cantidad de agua o enzimas que los científicos agregan a sus soluciones de fibro de seda. Algunos de estos implantes de seda incluso están infundidos con antibióticos, lo que les permite defenderse de la infección a medida que se degradan.
Un conservante natural, la seda incluso mantiene la integridad de las muestras de sangre y las vacunas durante meses a la vez. Otra rama del trabajo de Kaplan es un parche de vacunación de liberación sostenida llamada Mimix, que cuenta con microaguesas a base de seda. Moldeado a partir de una solución de fibroína de seda infundida en la vacuna, las microagues penetran en la piel y se disuelven lentamente, liberando la vacuna durante un período de días a meses, lo que resulta en menos efectos secundarios y una respuesta inmune mejorada.
La estructura única de la seda también puede ayudar a otras drogas a mantenerse estables, adheridos a las moléculas de drogas para que no puedan descomponerse, protegiéndolas del agua y evitando su degradación hasta el parto.
Cuando Kaplan se interesó en las propiedades médicas de la seda, la investigación fue relativamente escasa, restringida a las suturas de seda. “Casi no hubo otra investigación sobre [the] Usos médicos de la seda, que fue bastante desconcertante ”, dice.
Ahora hay miles de estudios sobre el potencial médico de la seda, aunque solo rascan la superficie de la promesa moderna del material. Incluso hoy, Kaplan está encontrando nuevos usos para la seda en el laboratorio de Kaplan, probando el éxito de las pequeñas partículas de seda como sistemas de administración de fármacos y de aerosoles de seda transportables como tratamientos para quemaduras.
Desde tierras antiguas hasta quirófanos modernos, las aplicaciones de Silk han cambiado con el tiempo, transformándose junto con los avances en tecnología médica. Pero las fuentes de seda, los capullos de gusanos de seda y los gusanos de seda, se han mantenido increíblemente consistentes, como resultado de muchos milenios de cultivo de B. Mori. “Este es un sistema de biomanufacturación probado”, dice Holland, “optimizado durante 4.000 o 5,000 años a través de la domesticación”.
Pitir la brecha entre la sabiduría antigua y la ciencia moderna, B. mori Silk se cose en el tapiz de la historia médica. Una combinación de consistencia, compatibilidad y versatilidad, nos recuerda que incluso las soluciones más modernas pueden tejer dentro de los hilos del pasado.
Este artículo fue publicado en nuestro número de impresión de mayo-junio de 2025 de la revista.