Ученые создали суперкрепкий паутинный шелк, который способен заживлять раны

Научные сотрудники разработали синтетический паучий шелк, обладающий способностью заживлять раны. Этот шелк был получен с помощью микроорганизмов и использован в бинтах, которые успешно лечили травмы у мышей. Его отличает высокая прочность и биосовместимость, что предполагает возможность использования в медицинских целях в будущем.

Паучий шелк считается одним из самых прочных материалов на Земле, технически он прочнее стали для материала такого размера. Однако его добыча осложняется тем, что пауки крайне территориальны и могут быть каннибалами, что делает невозможным их разведение как шелкопрядов. В связи с этим ученые начали рассматривать искусственные методы получения этого материала.

Одним из таких методов является использование генной инженерии для того, чтобы научить микроорганизмы, производить белки паучьего шелка. Тем не менее, эта задача оказалась непростой, так как белки имеют тенденцию слипаться, что снижает эффективность производства. В результате Бинбин Гао и его команда решили изменить структуру природных белков, чтобы создать стабильный паучий шелк, который можно было бы легко прясть с использованием микроорганизмов.

Ученые изначально использовали микроорганизмы для производства белков шелка, добавляя к ним дополнительные пептиды. Эти пептиды, основываясь на определенной последовательности в белках амилоидов, способствовали образованию упорядоченной структуры искусственных белков шелка при свертывании и предотвращали их сцепление в растворе, что способствовало увеличению их выхода.

После чего, с помощью набора маленьких полых игл, соединенных с насадкой 3D-принтера, исследователи вытянули белковый раствор в тонкие нити в воздухе и соединили их в более толстое волокно. Эта установка функционировала как крупный искусственный паук, создающий свою паутину.

Затем ученые создали прототипы повязок для заживления ран, используя искусственные шелковые волокна, и протестировали их на мышах с остеоартритом (дегенеративным заболеванием суставов) и хроническими ранами, вызванными диабетом. В эти повязки можно было легко добавлять медикаменты, в результате команда обнаружила, что такие модифицированные повязки способствовали заживлению ран гораздо лучше, чем традиционные бинты.

В группе мышей с остеоартритом, которые получили повязки, наблюдалось снижение отека и улучшение структуры тканей через две недели лечения по сравнению с контрольной группой с нейтральными повязками. В то же время у мышей с диабетом и кожными повреждениями, которым были наложены эти повязки, результаты показали заметное заживление через 16 дней. Новые шелковые бинты отличаются биосовместимостью и биоразлагаемостью, что открывает широкие возможности для их использования в будущем медицины.

Хронические раны, такие как диабетические язвы, заживают медленно и часто рецидивируют после лечения, что увеличивает риск ампутации и смерти. Традиционные методы лечения дорогие, но недавно был разработан электронный бинт, который ускоряет заживление ран на 30%, делая лечение более эффективным и доступным.