将人造蜘蛛丝纺成下一代医用材料

It's almost time to dust off the Halloween decorations and adorn the house with all manner of spooky things, including the classic polyester spider webs. Scientists reporting in ACS Nano have made their own version of fake spider silk, but this one consi

几乎是时候拂去万圣节的装饰,用各种诡异的东西装饰房子了,包括经典的聚酯蜘蛛网。在ACS Nano上报道的科学家们已经制作了他们自己的假蜘蛛丝,但这种假蜘蛛丝由蛋白质组成,可以治愈伤口,而不是困扰走廊。人造丝的强度足以编织成绷带,有助于治疗小鼠的关节损伤和皮肤损伤

蜘蛛丝是地球上最坚固的材料之一,就其尺寸而言,在技术上比钢铁更坚固。然而,这很难获得——蜘蛛太具有领土性(而且食人),无法像蚕一样繁殖,这导致科学家转向人工选择

通过基因工程教导微生物生产蜘蛛丝蛋白就是这样一种选择,但事实证明,这很有挑战性,因为蛋白质往往会粘在一起,降低丝的产量。因此,Bingbing Gao和他的同事们想修改天然蛋白质序列,设计一种易于纺丝但仍然稳定的利用微生物的蜘蛛丝

该团队首先利用这些微生物生产丝蛋白,并添加了额外的肽。新的肽遵循淀粉样多肽蛋白质序列中发现的模式,帮助人造丝蛋白在折叠时形成有序的结构,并防止它们在溶液中粘在一起,从而提高了它们的产量

然后,研究人员使用一系列连接到3D打印机喷嘴上的微小空心针,将蛋白质溶液在空气中拉成细丝,并将它们纺成更厚的纤维。这个装置就像一只巨大的人造蜘蛛在织网

然后,他们将人造丝纤维编织成原型伤口敷料,应用于患有骨关节炎(一种退行性关节疾病)和糖尿病引起的慢性伤口的小鼠。药物治疗很容易添加到敷料中,研究小组发现这些改良的敷料比传统绷带更能促进伤口愈合

与使用中性敷料的对照组相比,骨关节炎小鼠在治疗2周后肿胀减轻,组织结构得到修复,而使用类似敷料治疗的糖尿病小鼠在治疗16天后伤口明显愈合。新的丝绸绷带具有生物相容性和可生物降解性,研究人员表示,它们在未来的医学应用中显示出希望