Künstliche Spinnenseide wird zu medizinischen Materialien der nächsten Generation

Es ist fast Zeit, die Halloween-Dekorationen abzustauben und das Haus mit allerlei gruseligen Dingen zu schmücken, darunter auch die klassischen Polyester-Spinnennetze. Wissenschaftler Berichterstattung In ACS Nano haben ihre eigene Version künstlicher Spinnenseide hergestellt, diese besteht jedoch aus Proteinen und heilt Wunden, anstatt Flure zu heimsuchen. Die künstliche Seide war stark genug, um zu Bandagen gewebt zu werden, die bei der Behandlung von Gelenkverletzungen und Hautläsionen bei Mäusen halfen.

Spinnenseide ist eines der stärksten Materialien der Erde und technisch gesehen stärker als Stahl für ein Material dieser Größe. Allerdings ist sie schwer zu bekommen – Spinnen sind zu territorial (und kannibalisch), um sie wie Seidenraupen zu züchten, was Wissenschaftler dazu veranlasst, auf künstliche Alternativen zurückzugreifen.

Eine Möglichkeit besteht darin, Mikroben durch Gentechnik beizubringen, Spinnenseideproteine ​​zu produzieren. Dies hat sich jedoch als schwierig erwiesen, da die Proteine ​​dazu neigen, zusammenzukleben, was den Seidenertrag verringert. Bingbing Gao und seine Kollegen wollten daher die natürliche Proteinsequenz verändern, um mithilfe von Mikroben eine leicht spinnbare und dennoch stabile Spinnenseide zu entwickeln.

Das Team verwendete diese Mikroben zunächst zur Herstellung der Seidenproteine ​​und fügte dabei noch weitere Peptide hinzu. Die neuen Peptide, die einem Muster folgten, das in der Proteinsequenz von Amyloidpolypeptiden zu finden ist, halfen den künstlichen Seidenproteinen, beim Falten eine geordnete Struktur zu bilden, und verhinderten, dass sie in der Lösung zusammenklebten, wodurch ihre Ausbeute gesteigert wurde.

Mithilfe einer Reihe winziger Hohlnadeln, die an der Düse eines 3D-Druckers befestigt waren, zogen die Forscher die Proteinlösung in der Luft in dünne Stränge und versponnen sie zu einer dickeren Faser. Dieser Aufbau wirkte wie eine riesige künstliche Spinne, die ihr Netz spinnt.

Anschließend webten sie ihre künstlichen Seidenfasern in Prototyp-Wundverbände ein, die sie bei Mäusen mit Osteoarthritis (einer degenerativen Gelenkerkrankung) und chronischen Wunden aufgrund von Diabetes anwendeten. Die Verbände ließen sich problemlos mit Medikamenten behandeln und das Team stellte fest, dass diese modifizierten Verbände die Wundheilung besser förderten als herkömmliche Pflaster.

Im Vergleich zu einer Kontrollgruppe mit neutralen Verbänden zeigten Mäuse mit Osteoarthritis nach 2 Wochen Behandlung eine verringerte Schwellung und eine wiederhergestellte Gewebestruktur, während diabetische Mäuse mit Hautläsionen, die mit einem ähnlichen Verband behandelt wurden, nach 16 Tagen Behandlung eine signifikante Wundheilung zeigten. Die neuen Seidenverbände sind biokompatibel und biologisch abbaubar und laut den Forschern vielversprechend für zukünftige Anwendungen in der Medizin.