将人造蜘蛛丝纺成下一代医用材料

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 More information: Baoyang Lin et al, Overexpressed Artificial Spidroin Based Microneedle Spinneret for 3D Air Spinning of Hybrid Spider Silk, ACS Nano (2024). DOI: 10.1021/acsnano.4c08557

Journal information: ACS Nano