Искусственный паучий шёлк для медицины нового поколения

Учёные, сообщающие в ACS Nano, создали искусственный паучий шёлк из белков, способный заживлять раны. Искусственная нить была достаточно прочной, чтобы её можно было сплести в повязки, которые помогли в лечении травм суставов и кожных поражений у мышей.

Паучий шёлк — один из самых прочных материалов на Земле, прочнее стали для материала такого размера. Однако его сложно получить, поэтому учёные обратились к искусственным вариантам.

Один из подходов — заставить микробы производить белки паучьего шёлка с помощью генной инженерии. Это было сложно, так как белки склонны слипаться, снижая выход шёлка. Бинбин Гао и коллеги решили модифицировать естественную белковую последовательность, чтобы создать легко прядёмый, но стабильный паучий шёлк с помощью микробов.

Команда использовала микробы для производства белков шёлка, добавив дополнительные пептиды. Новые пептиды, следуя паттерну, найденному в последовательности амилоидных полипептидов, помогли искусственным белкам шёлка формировать упорядоченную структуру при сворачивании и предотвратили их слипание в растворе, увеличив выход.

Затем, используя массив крошечных полых игл, прикреплённых к соплу 3D-принтера, исследователи вытянули белковый раствор в тонкие нити в воздухе и сплели их вместе в более толстое волокно. Эта установка действовала как гигантский искусственный паук, плетущий свою паутину.

Затем они сплели свои искусственные шёлковые волокна в прототипы повязок, которые применили на мышах с остеоартритом (дегенеративное заболевание суставов) и хроническими ранами, вызванными диабетом. Лекарственные препараты легко добавлялись в повязки, и команда обнаружила, что эти модифицированные повязки ускоряли заживление ран лучше, чем традиционные бинты.

По сравнению с контрольной группой с нейтральными повязками, мыши с остеоартритом показали уменьшение отёка и восстановление структуры ткани после 2 недель лечения, в то время как диабетические мыши с кожными поражениями, обработанные аналогичной повязкой, показали значительное заживление ран после 16 дней лечения. Новые шёлковые повязки биосовместимы и биоразлагаемы, и исследователи говорят, что они перспективны для будущего применения в медицине.