تمكن علماء من كلية العلوم الصيدلانية بجامعة نانجينغ للتكنولوجيا في الصين من صناعة نسختهم الخاصة من خيوط العنكبوت الاصطناعية من البروتينات التي يمكن استخدامها في علاج الجروح.
أنتجت 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 “إيه 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 إذ يتكون سمّها من خليط من المواد الكيميائية المهمة، كما تمنح خيوطها أملا في تطوير صناعة الأقمشة والضمادات.
تعدّ خيوط العنكبوت من أقوى المواد الموجودة على الأرض، وهي أقوى تقنيا من الفولاذ. والتحدي الذي يحول دون الوصول لهذه الخيوط هو أن العناكب تصنع المستعمرات الخاصة بها وتتفانى في الدفاع عنها كما تقوم بأكل بعضها بعضا، مما يجعل تربيتها مثل ديدان القز أمرا غير ممكن، ولذلك اتجه العلماء إلى الخيارات الصناعية، وفقا لما وضح موقع يوريك أليرت.
كان أحد هذه الخيارات تعليم الميكروبات إنتاج بروتينات خيوط العنكبوت عبر الهندسة الجينية، ولكن ذلك أثبت صعوبة لأن البروتينات تميل إلى الالتصاق ببعضها بعضا، فيقلل ذلك من إنتاج الخيوط. وقد دفع هذا الأمر الباحث بينغبنغ غاو وزملاءه -في كلية العلوم الصيدلانية بجامعة نانجينغ للتكنولوجيا في الصين- إلى تعديل تسلسل البروتين الطبيعي لتصميم خيوط عنكبوت اصطناعية باستخدام الميكروبات يمكن غزلها بسهولة، ولكنها تظل مستقرة.
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 طيّ بروتينات الخيوط الاصطناعية 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. وقد عمل هذا النظام مثل عنكبوت اصطناعي عملاق ينسج شبكته.
هل ستعمل الخيوط الاصطناعية؟
بعد ذلك، نسج الباحثون الخيوط الاصطناعية في نماذج أولية من ضمادات الجروح التي استخدمت 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. كذلك 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 الاصطناعية ولا تسبب ضررا للجسم، ويشير الباحثون إلى أن لهذه الخيوط والضمادات التي صنعت منها مستقبلا واعدا في التطبيقات الطبية.