شیوه ساخت ابریشم مصنوعی با میکروب‌ها چگونه است؟

به گزارش مجله خبری نگار/ایلنا،تا چندی پیش شاید تنها کاربرد تارعنکبوت‌های ابریشمی مصنوعی در دکوراسیون هالووین و تزئین خانه‌ها به شکلی مرموز و توهم‌انگیز بود؛ اما حالا دانشمندان بهانه جذابی برای تولید ابریشم مصنوعی عنکبوت پیدا کرده‌اند. آنها با استفاده از پروتئین، نوعی ابریشم عنکبوت ساخته‌اند که زخم‌ها را التیام می‌بخشد. این ماده به حدی بادوام است که به‌صورت بانداژ بافته می‌شود و با موفقیت آسیب‌های مفصلی و ضایعات پوستی را در موش‌ها درمان می‌کند.

ابریشم عنکبوت یکی از قوی‌ترین مواد روی زمین است که ازنظر فنی و با در نظر داشتن مقیاس، حتی قوی‌تر از فولاد است؛ اما دستیابی به آن کار دشواری است؛ چراکه عنکبوت‌ها بیش از وحشی هستند و نمی‌توان آنها را مانند کرم ابریشم پرورش داد و از همین رو، دانشمندان به فکر تولید ابریشم عنکبوت به‌صورت مصنوعی افتاده‌اند.

یکی از راهکار‌ها برای تولید پروتئین‌های ابریشم عنکبوت از طریق مهندسی ژنتیک، آموزش میکروب‌هاست؛ هرچند که این اقدامی چالش‌برانگیز است. چراکه پروتئین‌ها تمایل زیادی برای به چسبیدن به هم دارند و این عملکرد ابریشم را کاهش می‌دهد. دراین‌بین، بینگ‌بینگ گائو و همکارانش به دنبال اصلاح توالی پروتئین طبیعی بودند تا با استفاده از میکروب‌ها، ابریشم عنکبوتی که قابلیت چرخش داشته و درعین‌حال پایدار باشد را طراحی کنند.

شیوه ساخت ابریشم مصنوعی با میکروب‌ها

اعضای این تیم در ابتدا از میکروب‌ها برای تولید پروتئین‌های ابریشم استفاده کردند و از پپتید‌های اضافی نیز بهره بردند. این پپتید‌های جدید، با پیروی از الگویی که در توالی پروتئین پلی‌پپتید‌های آمیلوئید یافت می‌شود، باعث شدند تا ساختار منظمی در هنگام تا شدن پروتئین‌های ابریشم مصنوعی تشکیل‌شده و از چسبیدن آنها به یکدیگر جلوگیری شود و بدین ترتیب بازدهی آنها را افزایش دادند.

محققان در ادامه با استفاده از آرایه‌ای از سوزن‌های ریز و توخالی متصل به نازل یک چاپگر سه‌بعدی، محلول پروتئین را به رشته‌های نازکی تبدیل کرده و آنها را به هم تاباندند تا به فیبر ضخیم‌تری تبدیل شوند. این مجموعه مثل یک عنکبوت مصنوعی غول‌پیکر، عمل کرد که تار خود را می‌تاباند.

کاربرد الیاف ابریشم در پانسمان‌های پزشکی

این محققان از الیاف ابریشم مصنوعی‌شان در نمونه اولیه پانسمان زخم استفاده کردند و آن را بر روی موش‌های مبتلا به استئوآرتریت (یک بیماری دژنراتیو مفصلی) و همچنین التیام زخم‌های مزمن ناشی از دیابت به کار بردند. درمان‌های دارویی به پانسمان‌ها اضافه شد و اعضای تیم متوجه شدند که این پانسمان‌های اصلاح‌شده، سرعت بهبود زخم را بهتر از باند‌های سنتی افزایش می‌دهد.

با بهره‌گیری این شیوه، درمان کاهش تورم و ترمیم ساختار بافتی در موش‌های مبتلا به استئوآرتریت پس از ۲ هفته نتیجه داد و این در حالی بود که بهبود زخم در موش‌های دیابتی با ضایعات پوستی تحت درمان با پانسمان معمولی پس از ۱۶ روز صورت گرفت.

نکته جالب‌توجه اینجاست که باند‌های ابریشمی جدید زیست سازگار و زیست‌تخریب‌پذیر هستند و طبق گفته محققان برای کاربرد‌های آینده در پزشکی نویدبخش است.