تمكن علماء من كلية العلوم الصيدلانية في جامعة نانجينغ للتكنولوجيا في الصين من صناعة نسختهم الخاصة من خيوط العنكبوت الصناعي من البروتينات التي يمكن استخدامها علاج الجروح.
تم إنتاج هذا الخيوط الجديدة باستخدام الميكروبات المعدلة وراثيا، وتم غزلها في ألياف ونسجها في ضمادات ساعدت في علاج إصابات المفاصل والقروح الجلدية في الفئران كما أظهرت النتائج التي نُشرت في مجلة إي سي إس نانو في الثاني من سبتمبر/أيلول.
تتحلل الألياف المصنوعة مع مرور الوقت داخل الأجسام الحية ولا تسبب ضررا للجسم. ويحمل الابتكار أملا في تطوير إمكانات واعدة للتطبيقات الطبية المستقبلية، خاصة في علاج التهاب المفاصل العظمي والجروح المزمنة الناجمة عن السكري.
وتشكل معظم أنواع العناكب ثروة من المواد التي يمكن استخدامها في الصناعات الصيدلانية والعلاجية حيث يتكون سمها من خليط من المواد الكيميائية المهمة، كما تمنح خيوطها أملا في تطوير صناعة الأقمشة والضمادات.
تعتبر خيوط العنكبوت واحدة من أقوى المواد الموجودة على الأرض، وهي أقوى تقنيا من الفولاذ. التحدي الذي يحول دون الوصول لهذه الخيوط هو أن العناكب تصنع المستعمرات الخاصة بها وتتفانى في الدفاع عنها كما تقوم بأكل بعضها البعض، مما يجعل تربيتها مثل ديدان القز أمرا غير ممكن، ولذلك اتجه العلماء إلى الخيارات الصناعية وفقا لما وضح موقع يوريك أليرت.
كانت إحدى هذه الخيارات هي تعليم الميكروبات إنتاج بروتينات خيوط العنكبوت عبر الهندسة الجينية، ولكن ذلك أثبت صعوبة لأن البروتينات تميل إلى الالتصاق ببعضها البعض، مما يقلل من إنتاج الخيوط. الأمر الذي دفع الباحث بينغبنغ غاو وزملاؤه -في كلية العلوم الصيدلانية في جامعة نانجينغ للتكنولوجيا في الصين- إلى تعديل تسلسل البروتين الطبيعي لتصميم خيوط عنكبوت صناعية باستخدام الميكروبات يمكن غزلها بسهولة، ولكنها يظل مستقرا.
عنكبوت عملاق لنسج الشبكة
في البداية، استخدم الفريق هذه الميكروبات لإنتاج بروتينات الخيوط، مع إضافة ببتيدات جديدة. ساعدت هذه الببتيدات الجديدة، في تشكيل هيكل منتظم عند طي بروتينات الخيوط الصناعية ومنعها من الالتصاق ببعضها في المحلول، مما زاد من إنتاجها. ثم، باستخدام مجموعة من الإبر الصغيرة المجوفة المتصلة بفوهة طابعة ثلاثية الأبعاد، قام الباحثون بسحب محلول البروتين إلى خيوط رفيعة في الهواء ونسجها معا لتكوين ألياف أكثر سماكة. عمل هذا النظام مثل عنكبوت صناعي عملاق ينسج شبكته.
هل ستعمل الخيوط الصناعية؟
بعد ذلك، نسج الباحثون الخيوط الصناعية في نماذج أولية من ضمادات الجروح التي تم استخدامها لعلاج فئران مصابة بالتهاب المفاصل العظمي وجروح مزمنة ناتجة عن مرض السكري. كان من السهل إضافة الأدوية إلى الضمادات، ووجد الفريق أن هذه الضمادات المعدلة عززت التئام الجروح بشكل أفضل من الضمادات التقليدية. كما أظهرت الفئران المصابة بالتهاب المفاصل انخفاضا في التورم وتحسنا في هيكل الأنسجة بعد أسبوعين من العلاج مقارنة بمجموعة التحكم التي استخدمت ضمادات تقليدية، في حين أظهرت الفئران المصابة بآفات جلدية بسبب مرض السكري تحسنا كبيرا في التئام الجروح بعد 16 يوما من العلاج.
تتحلل الضمادات المصنوعة من خيوط العنكبوت الصناعية ولا تسبب ضررا للجسم، كما ويشير الباحثون أن لهذه الخيوط والضمادات التي صنعت منها مستقبلا واعدة في التطبيقات الطبية.
