قام العلماء بإنتاج حرير صناعي باستخدام الميكروبات، وتم غزل هذا الحرير في ضمادات عالجت الجروح بفعالية لدى الفئران. يتميز الحرير بقوته العالية وملاءمته الحيوية، مما يجعله مرشحًا لاستخدامات طبية مستقبلية.
ابتكار حرير العنكبوت الصناعي باستخدام الميكروبات
يُعتبر حرير العنكبوت أحد أقوى المواد في العالم، وهو أقوى تقنيًا من الفولاذ بالنسبة لحجمه. ومع ذلك، يصعب الحصول عليه نظرًا لأن العناكب تميل إلى الحماية الشديدة لأراضيها، مما دفع العلماء إلى البحث عن خيارات صناعية. إحدى هذه الخيارات هي تعليم الميكروبات لإنتاج بروتينات حرير العنكبوت عبر الهندسة الوراثية، لكن هذه العملية كانت صعبة لأن البروتينات تلتصق ببعضها البعض، مما يقلل من إنتاجية الحرير.
لذلك، أراد العلماء بقيادة "بينجبينغ غاو" تعديل تسلسل البروتين الطبيعي لتصميم حرير عنكبوت صناعي يمكن غزله بسهولة باستخدام الميكروبات دون أن يفقد استقراره.
كيفية إنتاج الحرير الصناعي باستخدام الميكروبات
أنتج الفريق البروتينات الحريرية من الميكروبات وأضافوا إليها ببتيدات إضافية، ساعدت هذه الببتيدات الجديدة البروتينات الحريرية على تكوين بنية مرتبة عند طيها، ومنعتها من الالتصاق ببعضها البعض في المحلول، مما زاد من إنتاجية الحرير.
بعد ذلك، باستخدام مجموعة من الإبر المجوفة الصغيرة المثبتة على فوهة طابعة ثلاثية الأبعاد، قام الباحثون بسحب محلول البروتين إلى خيوط رفيعة في الهواء، ثم تم غزلها معًا لتكوين ألياف أكثر سمكًا. كانت هذه العملية أشبه بعنكبوت صناعي ضخم ينسج شبكته.
استخدام الألياف الحريرية في الضمادات الطبية
قام الفريق بغزل الألياف الحريرية الصناعية في ضمادات نموذجية تم استخدامها على الفئران المصابة بالتهاب المفاصل العظمي والجروح المزمنة الناتجة عن مرض السكري، أضاف الفريق بسهولة العلاجات الدوائية إلى الضمادات، ووجدوا أن هذه الضمادات المعدلة عززت شفاء الجروح بشكل أفضل من الضمادات التقليدية.
أظهرت الفئران المصابة بالتهاب المفاصل العظمي انخفاضا في التورم وتحسنا في بنية الأنسجة بعد أسبوعين من العلاج، بينما أظهرت الفئران المصابة بجروح جلدية ناتجة عن مرض السكري شفاءً ملحوظا بعد 16 يومًا من العلاج. يُعد هذا النوع الجديد من الضمادات الحريرية قابلاً للتحلل الحيوي وملائما حيويا، ويظهر وعدا كبيرا لتطبيقات طبية مستقبلية.
