Ученые создают искусственный паучий шелк, вытягивая нити из множества крошечных полых игл, как показано здесь, подобно тому, как это делают паукообразные. Кредит: ACS Nano (2024). DOI: 10.1021/acsnano.4c08557
Почти настало время сдуть пыль с украшений на Хэллоуин и украсить дом всевозможными жуткими вещами, включая классическую полиэстеровую паутину. Ученые, сообщающие в ACS Nano, создали свою собственную версию искусственного паучьего шелка, но этот состоит из белков и лечит раны, а не бродит по коридорам. Искусственный шелк оказался достаточно прочным, чтобы из него можно было делать повязки, которые помогали лечить травмы суставов и поражения кожи у мышей.
Паучий шелк — один из самых прочных материалов на Земле, технически прочнее стали для материала такого размера. Однако его трудно получить — пауки слишком территориальны (и каннибалы), чтобы разводить их как шелкопрядов, что заставило ученых обратиться к искусственным вариантам.
Одним из таких вариантов является обучение микробов производить белки паучьего шелка с помощью генной инженерии, но это оказалось сложным, поскольку белки имеют тенденцию слипаться, что снижает выход шелка. Поэтому Бинбин Гао и его коллеги хотели изменить естественную последовательность белка, чтобы разработать легко прядущийся, но все еще стабильный паучий шелк с помощью микробов.
Сначала команда использовала эти микробы для производства шелковых белков, добавив также дополнительные пептиды. Новые пептиды, следуя шаблону, обнаруженному в белковой последовательности амилоидных полипептидов, помогли искусственным шелковым белкам сформировать упорядоченную структуру при сворачивании и предотвратили их слипание в растворе, увеличив их выход.
Затем, используя массив крошечных полых игл, прикрепленных к соплу 3D-принтера, исследователи вытягивали белковый раствор в тонкие нити в воздухе и скручивали их вместе в более толстое волокно. Эта установка действовала как гигантский искусственный паук, плетущий свою паутину.
Кредит: ACS Nano (2024). DOI: 10.1021/acsnano.4c08557
Затем они сплели свои искусственные шелковые волокна в прототипы раневых повязок, которые они наложили на мышей с остеоартритом (дегенеративным заболеванием суставов) и хроническими ранами, вызванными диабетом. Лекарственные препараты легко добавлялись к повязкам, и команда обнаружила, что эти модифицированные повязки ускоряли заживление ран лучше, чем традиционные повязки.
По сравнению с контрольной группой с нейтральными повязками, мыши с остеоартритом показали уменьшение отека и восстановление структуры тканей после 2 недель лечения, в то время как мыши с диабетом и поражениями кожи, леченные аналогичной повязкой, показали значительное заживление ран после 16 дней лечения. Новые шелковые повязки биосовместимы и биоразлагаемы, и исследователи говорят, что они перспективны для будущего применения в медицине.
Дополнительная информация: Баоян Линь и др., Микроигольчатая прядильная машина на основе сверхэкспрессированного искусственного спидроина для 3D-прядения гибридного паучьего шелка воздухом, ACS Nano (2024). DOI: 10.1021/acsnano.4c08557
Информация о журнале: ACS Nano
Предоставлено Американским химическим обществом
