Επιστήμονες έφτιαξαν επιδέσμους με τεχνητό μετάξι αράχνης για την επούλωση πληγών από διαβήτη και οστεοαρθρίτιδα

Εμπνευσμένη από το φυσικό θαύμα του μεταξιού της αράχνης, ομάδα ερευνητών δημιούργησε μια τεχνητή εκδοχή του με εξαιρετικές ιδιότητες. Οι ερευνητές του Τεχνολογικού Πανεπιστημίου Nanjing της Κίνας έπλεξαν τεχνητό μετάξι αράχνης, για να δημιουργήσουν ισχυρούς ιατρικούς επιδέσμους. Η ομάδα δηλώνει ότι το νεοδημιουργηθέν τεχνητό μετάξι είναι ισχυρό, σταθερό και αραχνοΰφαντο.

«Οι νέοι μεταξωτοί επίδεσμοι είναι βιοσυμβατοί και βιοδιασπώμενοι και οι ερευνητές λένε ότι υπόσχονται μελλοντικές εφαρμογές στην ιατρική», αναφέρεται στην ανακοίνωση των ερευνητών, όπως μεταδίδει το interestingengineering.

Τεχνητό μετάξι με πρωτεΐνες

Σε σύγκριση με το μέγεθός του, το μετάξι της αράχνης διαθέτει εξαιρετική αντοχή. Δυστυχώς, η αναπαραγωγή των αραχνών σε μεγάλη κλίμακα είναι πρακτικά ανέφικτη, σε αντίθεση με τους μεταξοσκώληκες και για αυτό οι επιστήμονες έχουν επικεντρωθεί στη δημιουργία συνθετικών εναλλακτικών λύσεων, όπως αναφέρει το δημοσίευμα.

Μια προσέγγιση για τη δημιουργία τεχνητού μεταξιού περιλαμβάνει τη γενετική τροποποίηση μικροοργανισμών, ώστε να παράγουν πρωτεΐνες μεταξιού αράχνης. Ωστόσο, αυτές οι πρωτεΐνες συχνά συσσωρεύονται, παρεμποδίζοντας τη διαδικασία παραγωγής και μειώνοντας τη συνολική απόδοση του μεταξιού.

Η ομάδα χρησιμοποίησε μια τροποποιημένη αλληλουχία πρωτεϊνών του μεταξιού της αράχνης σε συνδυασμό με ειδικά πεπτίδια. Οι πρωτεΐνες του μεταξιού παράχθηκαν με τη χρήση μικροβιακών οργανισμών. Τα πεπτίδια σχεδιάστηκαν με βάση ένα μοτίβο που βρέθηκε στα αμυλοειδή πολυπεπτίδια, έναν τύπο πρωτεΐνης που είναι γνωστός για την ικανότητά του να σχηματίζει οργανωμένες δομές.

Ουσιαστικά τα πεπτίδια που προστέθηκαν λειτούργησαν ως ένα είδος μοριακής σκαλωσιάς, βοηθώντας τις πρωτεΐνες τεχνητού μεταξιού να σχηματίσουν μια σταθερή δομή. Αυτό είχε ως αποτέλεσμα υψηλότερη απόδοση του επιθυμητού μεταξωτού υλικού.

Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν έναν τρισδιάστατο εκτυπωτή εξοπλισμένο με μια σειρά από μικροσκοπικές, κοίλες βελόνες. Στη συνέχεια, το πρωτεϊνικό διάλυμα τραβήχτηκε μέσα από αυτές τις βελόνες, δημιουργώντας λεπτές κλωστές στον αέρα. Οι κλωστές αυτές στη συνέχεια περιστρέφονταν για να σχηματίσουν μια παχύτερη ίνα, μιμούμενοι τη διαδικασία της αράχνης που κλωθογυρίζει έναν ιστό.

Δοκιμές σε ποντίκια

Οι ίνες τεχνητού μεταξιού υφάνθηκαν σε μορφή πειραματικών επιδέσμων τραυμάτων.

Για να δοκιμάσουν τις δυνατότητες επούλωσης αυτού του τεχνητού μεταξιού, οι ερευνητές εφάρμοσαν επιδέσμους με βάση την πρωτεΐνη σε ποντίκια με οστεοαρθρίτιδα και χρόνιες πληγές που σχετίζονται με τον διαβήτη. Ενσωμάτωσαν, επίσης, φάρμακα στους επιδέσμους για να επιταχύνουν την επούλωση. «Η ομάδα διαπίστωσε ότι αυτοί οι τροποποιημένοι επίδεσμοι ενίσχυαν την επούλωση των τραυμάτων καλύτερα από τους παραδοσιακούς επιδέσμους», σημειώνεται στην ανακοίνωση των ερευνητών.

Τα ποντίκια με οστεοαρθρίτιδα που υποβλήθηκαν σε θεραπεία με τους πρωτεϊνικούς επιδέσμους παρουσίασαν μειωμένο πρήξιμο και βελτιωμένη αποκατάσταση των ιστών δύο εβδομάδες αργότερα. Τα αποτελέσματα συγκρίθηκαν με μια ομάδα ελέγχου με ουδέτερους επιδέσμους.

Αντίστοιχα διαβητικά ποντίκια με δερματικές βλάβες παρουσίασαν επίσης σημαντική επούλωση των τραυμάτων εντός 16 ημερών από τη χρήση αυτών των νέων επιδέσμων.

Σε μια άλλη σημαντική ανακάλυψη εμπνευσμένη από την εξαιρετική φύση του μεταξιού της αράχνης, οι ερευνητές ανακοίνωσαν πρόσφατα την ανάπτυξη μιας μεθόδου για τη δημιουργία προσαρμόσιμων και οικολογικών αισθητήρων.