دانشمندان ابریشمی مصنوعی قوی برای درمان زخم‌های دیابتی و ترمیم مفاصل ساخته‌اند
با الهام از شگفتی طبیعی ابریشم عنکبوت، تیمی از محققان یک نسخه مصنوعی با ویژگی‌های خارق‌العاده ایجاد کرده‌اند.
پژوهشگران دانشگاه فناوری نانجینگ در چین ابریشمی مصنوعی بافته‌اند تا بانداژهای پزشکی قوی بسازند. این تیم اظهار داشت که ابریشم مصنوعی جدید قوی، پایدار و به راحتی قابل بافت است.
«این بانداژهای ابریشمی جدید سازگار با بدن و قابل تجزیه زیستی هستند و محققان می‌گویند که این بانداژها امید زیادی برای کاربردهای آینده در پزشکی نشان می‌دهند»، در یک بیانیه مطبوعاتی در روز سه‌شنبه اعلام شد.
ابریشم مصنوعی با پروتئین‌ها
در مقایسه با اندازه خود، ابریشم عنکبوت دارای مقاومت کششی بی‌نظیری است که از فولاد پیشی می‌گیرد.
متأسفانه، عنکبوت‌ها قلمرو طلب هستند و تمایل به آدم‌خواری دارند که پرورش وسیع آن‌ها را غیرعملی می‌سازد، برخلاف کرم‌های ابریشم. به همین دلیل، دانشمندان بر ایجاد جایگزین‌های مصنوعی تمرکز کرده‌اند.
یکی از روش‌های ایجاد ابریشم مصنوعی شامل اصلاح ژنتیکی میکروارگانیسم‌ها برای تولید پروتئین‌های ابریشم عنکبوت است. اما این پروتئین‌ها اغلب به هم می‌چسبند و در فرآیند تولید اخلال ایجاد می‌کنند و بازده کل ابریشم را کاهش می‌دهند.
در این کار جدید، تیم از توالی پروتئین اصلاح شده ابریشم عنکبوت همراه با پپتیدهای ویژه استفاده کردند. پروتئین‌های ابریشم با استفاده از موجودات میکروبی تولید شدند.
این پپتیدها بر اساس الگویی از پپتیدهای آمیلوئیدی که نوعی پروتئین شناخته شده برای توانایی خود در تشکیل ساختارهای سازمان‌یافته است، طراحی شدند.
مولفان در بیانیه مطبوعاتی توضیح دادند که «پپتیدهای جدید، با الگویی که در توالی پروتئین پپتیدهای آمیلوئیدی یافت می‌شود، به پروتئین‌های ابریشم مصنوعی کمک کردند تا ساختار منظم‌تری هنگام تاشدگی شکل بگیرند و از چسبندگی آن‌ها در محلول جلوگیری کنند و بازده آن‌ها را افزایش دهند.»
در واقع، پپتیدهای اضافه شده مانند یک اسکلت مولکولی عمل می‌کردند و به پروتئین‌های ابریشم مصنوعی کمک می‌کردند تا ساختار پایداری تشکیل دهند. این منجر به بازده بالاتر ماده ابریشمی مورد نظر شد.
محققان از یک پرینتر سه‌بعدی مجهز به مجموعه‌ای از سوزن‌های کوچک و توخالی استفاده کردند. محلول پروتئین از طریق این سوزن‌ها کشیده شد و رشته‌های نازکی در هوا ایجاد کرد. سپس این رشته‌ها با هم تابیده شدند تا فیبر ضخیم‌تری تشکیل دهند که فرآیند بافتن تار عنکبوت را شبیه‌سازی می‌کند.
نتایج امیدبخش در آزمایش‌های موش‌ها
فیبرهای ابریشم مصنوعی به بانداژهای آزمایشی تبدیل شدند.
برای آزمایش پتانسیل درمانی این ابریشم مصنوعی، محققان بانداژهای مبتنی بر پروتئین‌ها را روی موش‌هایی با آرتروز و زخم‌های مزمن مرتبط با دیابت اعمال کردند. تیم همچنین داروهایی را به این بانداژها اضافه کردند تا فرآیند بهبود را سرعت بخشند.
«تیم متوجه شد که این بانداژهای اصلاح شده بهتر از بانداژهای سنتی زخم را التیام می‌دهند»، بیانیه مطبوعاتی noted.
موش‌های مبتلا به آرتروز که با بانداژهای مبتنی بر پروتئین درمان شدند، پس از دو هفته کاهش تورم و بهبود در ترمیم بافت را نشان دادند. نتایج با گروه کنترل با بانداژهای خنثی مقایسه شد. از طرف دیگر، موش‌های دیابتی با ضایعات پوستی نیز نشان دهنده بهبود چشمگیر زخم پس از ششده روز استفاده از این بانداژهای جدید بودند.
این توسعه پتانسیل بهبود مراقبت از زخم را دارد. جالب است که این بانداژهای ابریشمی قابل تجزیه زیستی می‌توانند با انواع مختلف درمان‌های دارویی سفارشی شوند.
در یک پیشرفت دیگر الهام گرفته از طبیعت بی‌نظیر ابریشم عنکبوت، محققان اخیراً توسعه یک روش ایجاد سنسورهای قابل تنظیم و سازگار با محیط را اعلام کردند. جالب اینکه این سنسورها می‌توانند به طور یکپارچه و نامرئی به سطوح زیستی مانند انگشتان و گلبرگ‌ها اعمال شوند.
این یافته‌ها در مجله ACS Nano منتشر شد.
