Wissenschaftler stellen künstliche Spinnenseide her, die Wunden heilen kann. Diese von Mikroorganismen produzierte Seide wird zu einem Verband verwoben und kann Wunden bei Mäusen wirksam behandeln. Die Seide ist stark und biokompatibel und könnte für zukünftige medizinische Zwecke verwendet werden.
Es ist wieder Zeit für Halloween-Dekorationen und das Haus ist voller gruseliger Dinge wie klassischen Spinnennetzen aus Polyester. Wissenschaftler, die in ACSNano veröffentlichen, haben jedoch ihre eigene Version künstlicher Spinnenseide entwickelt – eine aus Protein, das Wunden heilt, anstatt Gäste zu erschrecken. Die synthetische Seide war haltbar genug, um zu Bandagen gewebt zu werden und Gelenkverletzungen und Hautläsionen bei Mäusen erfolgreich zu behandeln.
Spinnenseide ist eines der stärksten Materialien auf der Erde, technisch gesehen stärker als Stahl für seine Größe. Allerdings ist dieses Material schwer zu beschaffen, und Spinnen sind zu territorial und aggressiv, um sich wie Seidenraupen in Gruppen zu vermehren, was Wissenschaftler dazu veranlasst hat, auf künstliche Methoden zurückzugreifen.
Eine Option ist es, Mikroorganismen beizubringen, Spinnenseidenproteine durch Gentechnik zu produzieren. Dies hat sich jedoch als schwierig erwiesen, da die Proteine dazu neigen, zusammenzukleben, was die Seidenproduktion verringert. Daher hoffen Gao Bingbing und Kollegen, die natürliche Proteinsequenz zu modifizieren und mithilfe von Mikroorganismen eine Spinnenseide zu entwerfen, die sich leicht spinnen lässt, aber dennoch stabil ist.
Das Team nutzte diese Mikroben zunächst zur Herstellung von Seidenproteinen und fügte zusätzliche Peptide hinzu. Das neue Peptid folgt einem Muster in der Amyloid-Proteinsequenz und hilft den Rayon-Proteinen, beim Falten eine geordnete Struktur zu bilden, wodurch verhindert wird, dass sie in Lösung zusammenkleben, und so die Ausbeute erhöht wird.
Anschließend verwendeten die Forscher eine Reihe kleiner Hohlnadeln, die an der Düse eines 3D-Druckers befestigt waren, um die Proteinlösung in der Luft in dünne Fäden zu ziehen und diese zu dickeren Fasern zu spinnen. Das Gerät ähnelt einer riesigen künstlichen Spinne, die ihr Netz spinnt.
Anschließend verwoben sie die Viskosefasern zu Prototypen von Wundauflagen für den Einsatz bei Mäusen mit chronischen Wunden, die durch Arthrose, eine degenerative Gelenkerkrankung und Diabetes verursacht wurden. Das Team stellte fest, dass diese modifizierten Verbände die Wundheilung besser förderten als herkömmliche Bandagen.
Im Vergleich zur Kontrollgruppe, die neutrale Verbände verwendete, zeigten Mäuse mit Arthrose nach zweiwöchiger Behandlung eine geringere Schwellung und Reparatur der Gewebestruktur, während diabetische Mäuse mit Hautläsionen nach 16-tägiger Behandlung mit ähnlichen Verbänden eine deutliche Wundheilung aufwiesen. Die Forscher sagten, dass dieser neue Seidenverband biokompatibel und biologisch abbaubar sei und voraussichtlich in Zukunft im medizinischen Bereich eingesetzt werde.
DOI:10.1021/acsnano.4c08557
Zusammengestellt von /ScitechDaily