ACS Nano: Искусственный паучий шелк превратят в медицинские материалы

Скоро Хэллоуин, пора украшать дома страшными вещами и смахнуть пыль с декораций — ведьминых метел да мотков паутин.

Учёные создали искусственную паутину, которая состоит из белков и помогает лечить раны, в отличие от обычной, декоративной. Прочная искусственная паутина подходит для перевязок при лечении повреждений суставов и кожных покровов у мышей.

Паучий шёлк — один из самых прочных материалов на Земле, технически прочнее стали для материала такого размера. Однако его сложно получить: пауки слишком территориальные (и каннибалы!), чтобы разводить их как тутовых шелкопрядов. Поэтому учёные ищут искусственные варианты.

Один из способов — научить микробы производить протеины паучьего шёлка с помощью генной инженерии. Но это сложная задача, потому что протеины склонны слипаться, что снижает производство шёлка. Бингбинг Гао и его коллеги хотят изменить естественную последовательность протеинов, чтобы создать легко перерабатываемый, но стабильный шёлк с помощью микробов.

Команда использовала микробов для производства белков шёлка, добавив к ним новые пептиды. Эти пептиды повторяли последовательность белков амилоидных полипептидов. Благодаря им белки искусственного шёлка не слипались в растворе и складывались в упорядоченную структуру. Это повысило их выход.

Затем с помощью крошечных полых игл, прикреплённых к соплу 3D-принтера, исследователи вытянули белковый раствор в тонкие нити и скрутили их в более толстое волокно. Эта установка была похожа на гигантского искусственного паука, плетущего свою паутину.

Учёные сплели прототип раневой повязки из волокон искусственного шёлка и наложили его на мышей с остеоартритом и хроническими ранами, вызванными диабетом.

В повязку можно было легко добавлять лекарственные препараты. Оказалось, что модифицированные повязки способствуют заживлению ран лучше, чем традиционные бинты.

У мышей с остеоартритом через две недели лечения уменьшился отёк и восстановилась структура тканей. У мышей-диабетиков с повреждениями кожи, которым наложили аналогичную повязку, через 16 дней лечения произошло значительное заживление ран.

Новые шелковистые повязки биосовместимы и биоразлагаемы. Исследователи считают, что они могут найти применение в медицине.

Результаты опубликованы в ACS Nano.

24.09.2024