ساخت تار ابریشم ابرقدرتمندی که زخم‌ها را التیام می‌بخشد

به گزارش خبرگزاری آنا به نقل از سای تک دیلی ، پژوهشگران چینی نسخه‌ای از ابریشم مصنوعی عنکبوت را با استفاده از پروتئین‌هایی ساخته اند که زخم‌ها را درمان می‌کند. این ابریشم مصنوعی آنقدر بادوام است که به صورت بانداژ بافته شده و با موفقیت آسیب‌های مفصلی و ضایعات پوستی را در موش درمان می‌کند.

تار عنکبوت یکی از قوی‌ترین مواد روی زمین است که با توجه به اندازه اش، از نظر فنی قوی‌تر از فولاد است. با این حال، دسترسی به آن دشوار است - عنکبوت‌ها بیش از حد قلمروطلب و خطرناک هستند و نمی‌توان آنها را مانند کرم ابریشم پرورش داد. از این رو دانشمندان به گزینه‌های مصنوعی آورده اند.

آموزش میکروب‌ها برای تولید پروتئین‌های تار ابریشمی عنکبوت از طریق مهندسی ژنتیک یکی از این گزینه‌ها است، اما این امر چالش برانگیز است، زیرا پروتئین‌ها تمایل دارند به هم بچسبند که این امر عملکرد ابریشم را کاهش می‌دهند. 

بنابراین، «بینگ‌بینگ گائو» «Bingbing Gao» و همکارانش از بنیاد ملی علوم طبیعی چین و چند موسسه تحقیقاتی دیگر از این کشور، توالی پروتئین طبیعی را به گونه‌ای اصلاح کردند که با استفاده از میکروب ها، تار عنکبوتی طراحی کنند که به راحتی قابل چرخش و در عین حال پایدار باشد.

آنها ابتدا از این میکروب‌ها برای تولید پروتئین‌های ابریشم استفاده و سپس پپتید‌های اضافی را نیز به آن اضافه کردند. پپتید‌های جدید، با پیروی از الگویی که در توالی پروتئین پلی پپتید‌های آمیلوئید یافت می‌شود، به پروتئین‌های ابریشم مصنوعی کمک کردند تا ساختار منظمی را در هنگام تا شدن تشکیل دهند و از چسبیدن آنها در محلول به یکدیگر جلوگیری کردند و بازده آنها را افزایش دادند.

سپس، محققان با استفاده از آرایه‌ای از سوزن‌های ریز و توخالی متصل به نازل یک چاپگر سه بعدی، محلول پروتئین را به رشته‌های نازکی در هوا کشیده و آنها را با هم چرخاندند تا به نخ ضخیم تری تبدیل شوند. این مجموعه مانند یک عنکبوت مصنوعی غول پیکر عمل می‌کند که تار خود را می‌تند.

آنها سپس الیاف ابریشم مصنوعی خود را در نمونه اولیه پانسمان زخم بافته و آن را روی موش‌های مبتلا به استئوآرتریت (یک بیماری تحلیل برنده مفصلی) و زخم‌های مزمن ناشی از دیابت قرار دادند. درمان‌های دارویی به راحتی به پانسمان‌ها اضافه شد و محققان دریافتند که این پانسمان‌های اصلاح شده زخم را بهتر از باند‌های سنتی درمان می‌کنند.

در مقایسه با گروه کنترل با پانسمان‌های خنثی، موش‌های مبتلا به استئوآرتریت پس از ۲ هفته درمان، کاهش تورم و ترمیم ساختار بافتی را نشان دادند، و زخم موش‌های دیابتی دچار ضایعات پوستی تحت درمان با پانسمان مشابه، پس از ۱۶ روز درمان شد.

محققان می‌گویند این باند‌های ابریشمی جدید زیست سازگار و زیست تخریب پذیر، برای کاربرد‌های آینده در پزشکی نویدبخش هستند.

نتایج این تحقیقات در نشریه ACS Nano منتشر شده است.