Hoy en día, el espíritu empresarial está en todas partes, incluida la ciencia. Los ingenieros y científicos suelen aplicar su investigación a un producto o servicio y utilizarlo para lanzar una startup. El mundo de la bioproducción (utilizar células y organismos vivos para fabricar productos) es un terreno fértil para el espíritu empresarial. Los biomateriales son un componente fundamental para la producción farmacéutica y de vacunas y también se utilizan en industrias que van desde el embalaje y los textiles hasta la agricultura y la producción de alimentos.
La seda de araña, apreciada durante mucho tiempo por su resistencia y elasticidad, ha creado una especie de furor en el mundo de la biofabricación a medida que las empresas buscan formas de aumentar de forma económica la producción de sedas, que pueden usarse en todo, desde equipo táctico hasta suturas y textiles. Sin embargo, un estudio exhaustivo realizado por un equipo de estudiantes de todo el país, incluido Ghita Guessous de la Universidad de California en San Diego, muestra que la industria de la seda de araña enfrenta muchos desafíos. El artículo, cuyos autores son todos estudiantes, fue publicado en ACS Biomateriales e Ingeniería.
El equipo, que trabajó en conjunto de manera cohesiva a pesar de nunca reunirse en persona, se formó originalmente a través de una organización sin fines de lucro llamada Nucleate, una organización global que busca hacer que la educación en biotecnología esté disponible para todos proporcionando programación, eventos y recursos de acceso abierto. Varios miembros estaban interesados en investigar las tendencias de innovación en biotecnología y la producción de seda de araña despertó su interés.
«Nuestro enfoque, que combina recursos de literatura académica, patentes, datos de mercado y expertos, nos permitió pintar una imagen informada, basada en datos y alejada de los ciclos de exageración que la industria ha visto», afirmó el primer autor Guessous, quien se graduó la primavera pasada. con un doctorado. en física.
Revisar la literatura académica implicó revisar cientos de artículos en microbiología, genética y ciencia de materiales para encontrar información relevante que pudiera sintetizarse en el estudio de caso. De manera similar, revisaron una gran cantidad de datos de mercado para ver cómo les había ido a las nuevas empresas en este espacio a lo largo de los años.
Teniendo presente el espíritu empresarial, el equipo también examinó las patentes, que contienen enormes cantidades de información científica. Sorprendentemente, encontraron más de 2.400 patentes relacionadas con la fabricación de seda de araña.
El equipo también se puso en contacto con expertos en el campo, que no eran sólo científicos, sino también expertos de la industria: aquellos que trabajaban en organizaciones y nuevas empresas grandes y bien establecidas, así como capitalistas de riesgo que habían invertido en estas empresas.
«Cuando comenzamos esta investigación, había mucho entusiasmo acerca de cómo la producción de seda de araña sería el próximo gran avance», afirmó Anthony Bui, coautor del estudio que recientemente se graduó de la Universidad de Cornell con un doctorado. en microbiología. «Sin embargo, al hablar con una variedad de personas integradas en este espacio, obtuvimos una perspectiva mucho más aleccionadora».
Girando a escala
Uno de los mayores desafíos en la producción de seda de araña es cómo producirla a escala, porque resulta que las arañas son muy territoriales y caníbales, lo que hace que las grandes granjas de arañas sean problemáticas (y aterradoras).
Para combatir esto, los científicos han recurrido a la modificación genética de otros organismos vivos para que porten el gen productor de seda, un proceso llamado expresión heteróloga. Algunos científicos incluso han empalmado genes de seda de araña en cabras que producen la seda en su leche. Otros consideran a la alfalfa, los gusanos de seda, la levadura e incluso las bacterias como posibles productores, aunque la seda puede ser tóxica para sus huéspedes. La reducción de esta toxicidad sigue siendo un área activa de investigación.
Uno de los objetivos del estudio era resaltar los pros y los contras de los posibles organismos huéspedes, encontrando el punto óptimo entre calidad y costo. En última instancia, el camino a seguir puede ser seguir los pasos de otra industria.
«De manera similar a cómo el mundo farmacéutico ha hecho una gran transición hacia el uso de organismos unicelulares que se pueden cultivar en el laboratorio y en grandes biorreactores, muchos han convergido hacia el uso de microbios y bacterias para producir seda de araña», afirmó Guessous.
Aunque puede haber sido desalentador al principio, el equipo dice que descubrir estos desafíos subrayó el propósito de su estudio de caso: resaltar todos los espacios en blanco donde la investigación académica podría contribuir a resolver algunos de los problemas pendientes que enfrenta la industria.
La parte final del documento analiza las posibles aplicaciones y las compensaciones a considerar al ingresar a un mercado en particular. El mercado más evidente es el de la moda, donde la seda procedente de gusanos de seda ya se utiliza ampliamente; sin embargo, es notoriamente difícil para los nuevos textiles abrirse paso en una industria donde el poliéster, el plástico y otros materiales pueden fabricarse a precios tan bajos. Incluso en la moda de lujo, donde la seda es un elemento básico, la seda de araña es, en esta etapa, mucho más cara de producir.
Una empresa más probable es utilizar seda de araña en materiales de alto rendimiento donde la durabilidad y ligereza es una prioridad: desde chalecos antibalas hasta paneles de automóviles. La seda de araña también puede llegar a la botella de champú o loción corporal, proporcionando el codiciado brillo y suavidad.
Trabajar en este estudio de caso ha sido revelador, aunque el equipo no está completamente disuadido de trabajar en el espacio de la biofabricación en el futuro.
«Entré muy emocionado, pero después de conocer todos los desafíos, diría que ahora me siento un poco más conservador», afirmó Bui. «Todavía optimista, pero más cauteloso».
«Siento lo mismo», coincidió Guessous. «Lo que aprendí es que es importante considerar el potencial de escalabilidad de cualquier producto antes de lanzarse a tales empresas. Nuestro estudio proporciona un modelo para los tipos de conocimientos que pueden informar tanto los programas de investigación académica como las decisiones empresariales. Con suerte, así será. ¡Un recurso útil para cualquiera que sea lo suficientemente valiente como para lanzar la próxima startup revolucionaria!»
Lista completa de autores: Ghita Guessous y Gabriel Manzanarez (ambos UC San Diego), Lauren Blake (Tufts University), Anthony Bui (Cornell University) y Yelim Woo (Boston University).
