Seide wird seit Jahrhunderten von domestizierten Seidenraupen angebaut, aber aufgrund ihrer kannibalischen Tendenzen war es schwierig, Spinnenseide in großen Mengen kommerziell herzustellen. Spinnenseidenfasern erregen jedoch wegen ihrer Feinheit, mechanischen Eigenschaften und ihres glänzenden Aussehens Aufmerksamkeit. Es hat sich gezeigt, dass Spinnenseide, die durch rekombinante Proteinexpressionssysteme und chemische Synthese hergestellt wird, überlegene Eigenschaften für den medizinischen Gebrauch hat, um die Bildung von Blutgerinnseln zu verhindern, und eine ausgezeichnete Knotenfestigkeit hat, um wiederholtes Be- und Entladen zu überstehen. In dieser Studie, veröffentlicht in Langmuirwurde das Zelladhäsionsverhalten nativer Spinnenseide untersucht.
Die Entwicklung von Zellkultursubstraten ist für den Fortschritt der Regenerativen Medizin unverzichtbar. In der konventionellen Forschung wurden viele Zellkultursubstrate aus von Erdöl abgeleiteten Polymeren entwickelt, aber die Entwicklung von von Proteinen abgeleiteten Zellkultursubstraten hat keine großen Fortschritte gemacht. Unter den proteinbasierten Materialien wird seit der Antike Seidenraupenseide verwendet. In den letzten Jahren wurde die Aufmerksamkeit auf von Spinnen abgeleitete Seide gerichtet, die bessere mechanische Eigenschaften als Seidenraupenseide aufweist. Über das Zellverhalten auf Spinnenseide ist jedoch wenig bekannt. Daher wollten die Forscher unter der Leitung von Dr. Kenjiro Yazawa von der Shinshu University für diese Studie das Zelladhäsionsverhalten auf Spinnenseide untersuchen.
In früheren Studien wurden Experimente mit rekombinanten Spinnenseiden-ähnlichen Proteinen anstelle von natürlicher Spinnenseide durchgeführt. Daher betrug die Größe des Proteins etwa 1/10 der natürlichen Spinnenseide. Die Forschungsgruppe, der Dr. Jun Negishi angehört, ein Experte für Biomaterialien, glaubte, dass es wichtig sei, Spinnenseide direkt von lebenden Spinnen zu sammeln und die Zelladhäsion natürlicher Spinnenseide zu beobachten.
Die Forscher präparierten drei Arten von Spinnenseide; aufgerollte Fasern, Folie und Nanofaser (Vliesstoff). Es war eine Herausforderung, lebendigen Spinnenfaden so aufzuwickeln, dass er in die gleiche Richtung ausgerichtet war. Sie konnten dies jedoch erreichen und stellten fest, dass es zwischen den drei Formen der Spinnenseide einen Unterschied in der Form der Zelladhäsion gab.
Diese Studie hat das Adhäsionsverhalten von Fibroblasten auf Spinnenseide geklärt, es muss jedoch noch untersucht werden, ob es einen Unterschied in der Zellaktivität in Abhängigkeit von der Oberflächentopographie gibt. Wenn Sie beispielsweise wissen, dass die Zellaktivität auf einem Faden oder Vliesstoff hoch oder auf einer Folie niedrig ist, handelt es sich um einen neuen Befund. Dieser Aspekt der einheimischen Spinnenseide wird derzeit untersucht.
Kenjiro Yazawa et al, Cell Adhesion Behaviors on Spider Silk Fibers, Films, and Nanofibers, Langmuir (2022). DOI: 10.1021/acs.langmuir.2c00818
Bereitgestellt von der Shinshu-Universität