Пауки-целители: паутину будут использовать в медицинских целях

Паучий шелк - один из чудеснейших природных материалов, более эластичный, чем нейлон, тоньше человеческого волоса и для своего веса прочнее стали. Пауки плетут паутину и гнезда из этого невероятного природного белка, а тонкие нити используют, чтобы скользить по воздуху и убегать от хищников. Сейчас ученые работают над тем, чтобы использовать паучий шелк в медицинских целях. Discovery пишет, что лечебные свойства натурального паучьего шелка были известны на протяжении веков. Древние греки и римляне промывали раны медом и уксусом, а затем использовали паутину, чтобы остановить кровотечение.

Инновационная паутина

Искусственный паучий шелк считается экологически чистым материалом, способным произвести революцию в машиностроении, легкой промышленности и производстве самолетов, но его использование в качестве биоактивного материала для доставки лекарств и регенерации тканей - относительно новые концепции. Благодаря своей прочности и эластичности синтетический шелк может использоваться для создания искусственных связок, наложения хирургических швов и изготовления клеточных каркасов для восстановления тканей.

Но произвести необходимое количество шелка для медицины довольно сложно. Среди пауков распространен каннибализм: их нельзя разводить так же, как шелкопряда. Поэтому одна из компаний использует генетически модифицированных шелкопрядов для создания паучьего шелка. Другая группа исследователей внедрила гены паукообразных в бактерии кишечной палочки, получив более эластичное, но при этом менее прочное шелковое волокно.

В настоящее время исследователи используют шелк, производимый бактериями кишечной палочки, для создания биоразлагаемой сетки, которая ускоряет развитие тканей. Волокна с антибиотиками помогают в контролируемой борьбе с инфекций в медленно заживающих ранах. Самый необычный способ производства паучьего шелка был придуман в Университете штата Юта: гены коз были изменены с тем, чтобы животные могли производить паучий шелк в своем молоке. Козий шелк в будущем будет применяться в гелях, клее и покрытиях для медицинских имплантатов.

Прядение и плетение 

Прядение - еще одна проблема в создании синтетического шелка. В природе пауки производят до семи различных типов плетения в зависимости от того, какие железы они используют и как вращаются. Попытки человека имитировать эти процессы включали манипулирование шелком с помощью микрофлюидных систем, комбинирование химических веществ с использованием мокрого прядения для создания шелковых полимеров и электропрядение, при котором для вытягивания шелковых нитей используется электрический заряд.

Вредные химические вещества, используемые в этих процессах могут сделать шелковые полимеры непригодными для использования в медицинских целях. Но команда из шведского университета создала биоактивные протеины шелка, разместив их поверх микроскопических силиконовых трубок для получения трех разных типов материала: нанопроволок для лечения рака, покрытия для обнаружения биомаркеров и листов, используемых в каркасах для стимулирования роста клеток.

Создание шелка из гидрогеля с помощью роботов - еще один способ быстрого увеличения производства. Ученые из японского института, занимающегося устойчивым производством, создали так называемую фабрику микробных клеток, используя морские бактерии и фотосинтез.

Для производства синтетической каркасной нити паутины, были генетически модифицированы пурпурные бактерии Rhodovulumulfidophilum. Дополнительные компоненты производства: морская вода, соль, газообразный азот, дрожжи и свет. Весь процесс является углеродно нейтральным и с его помощью можно производить огромные объемы материла без какого-либо воздействия на окружающую среду.

Каркасная нить паутины является компонентом другой революционной медицинской технологии - биолинз, которые можно использовать для получения изображений человеческого тела. Исследователи собрали паутину пауков-сенокосцев и обработали его смолой. Когда смола застыла на волокне, получилась высокоточная оптическая линза. Этот метод может быть использован для получения изображений с высоким разрешением внутри биологических тканей и тела человека.