Людська тканина – із шовку

Людська тканина – із шовку
Чимало дослідницьких груп тестують “чорнило”, виготовлене із шовкових протеїнів, для друку людських тканин, імплантатів та навіть протезів людських органів. Це дешевше рішення, ніж звичний зараз тривимірний друк із використанням колагену, головного білкового будматеріалу сполучної тканини організму – пише Гаріні Барат у журналі Scientific American.

Науковці з індійського штату Ассам досліджують можливість використання для цього локальних видів шовкопрядів – нещодавно вони подали патент на біочорнило на основі білків, отриманих від місцевих видів Antheraea assamensis та Samia ricini, а також загальновживаного Bombyx mori. З цих білків вони зробили різноманітні синтетичні біоструктури: від кровоносних капілярів до фрагментів печінки, та також імітацію хряща цілого вуха. Свої розробки вони описали в статті, опублікованій у вересні 2020 р. в часописі ACS Applied Materials & Interfaces.

Шовк – це природний полімер, речовина, що складається з довгих, повторюваних ланцюгів часточок. Він є дуже витривалим механічно й повністю біорозкладний, а тому добре підходить для використання в тканинній інженерії. Дослідники беруть рідкий шовк із залоз шовкопряда або ж розчиняють шовкові волокна в розчиннику. Потім ретельно змішують желеподібну рідину з рідними клітинами пацієнта та утворюють потрібні елементи, накладаючи “чорнило” шар за шаром за допомогою 3D-друкарки. Після імплантації цих елементів рідні клітини розмножуються й замінюють шовковий каркас, який згодом повністю розкладається до амінокислот.

Метод, що традиційно використовується в медицині – видобування колагену з тваринних останків та його очищення – є складним і дорогим. “Шовк має величезну перевагу над колагеном з огляду на доступність і легкість оброблення. Можливість його отримання з локальних джерел теж є суттєвим плюсом в індійських умовах”, – говорить Девід Каплан, директор відділу біомедичної інженерії  в Університеті Тафтса, який не брав участі в дослідженнях. Шовк культивованих шовкопрядів широко використовується в біодруці, однак лабораторія під керівництвом Бімана Б. Мандала при Індійському технологічному інституті Гувахаті в Ассамі однією з перших використала шовкопрядів, що живуть у диких умовах. 

Їхній шовк чудово підходить для виготовлення біочорнила, оскільки з нього можна виробляти витривалі базові структури – каже Мандал, науковий керівник лабораторії. “Це має величезне значення, наприклад, під час відтворення кісткової тканини”, – додає він.

Зазвичай дослідники використовують хімічні речовини для створення мережі полімерних ланцюгів, що дає змогу підвищити витривалість тривимірних структур, натомість група Мандала розробила суміш шовку й желатину, що діє так само без додаткових хімікатів. Окрім того, до шовку від диких шовкопрядів рідні клітини прилягають природно, пояснює Мандал: “Інші різновиди шовку потрібно спочатку наситити хімічними сполуками, що підвищують прилипання. Це складний, дорогий і потенційно токсичний процес”. Каплан із цим погоджується й додає, що в “риштуваннях” із такого шовку трапляються місця, до яких клітини чіпляються особливо легко.

Мандал і його колеги вже зробили прототипи структур кісток і м’яких тканин, зокрема фрагменти серця й печінки. Їхньою наступною ціллю є відтворення меніска колінного суглоба людини та складної тканини на кінцях кістки.

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *