Исследователи из Аризонского университета продолжают раскрывать потенциал одного из самых удивительных природных материалов – шелка. Об этом сообщает news.asu.edu.
Команда, возглавляемая профессором Джеффом Яргером из Школы молекулярных наук и профессором Каушалом Регэ из Школы инженерии материи, транспорта и энергии, совместно с Центром инноваций биоматериалов Института биодизайна, сосредоточила внимание на возможности применения шелка в медицине, в частности для ускорения заживления ран.

Недавно их совместная работа была опубликована в журнале ACS Biomaterials Science & Engineering. В ней показано, что традиционный шелк тутового шелкопряда, после специальной обработки, превосходит многие привычные материалы для лечения ран: он ускоряет регенерацию тканей, снижает риск инфицирования и полностью биодеградируется, не вызывая сильного иммунного ответа. Учёные объясняют это уникальной молекулярной структурой белка фиброина, который сочетает в себе высокую прочность, гибкость и совместимость с человеческим организмом.

Следующий этап исследований, поддерживаемый грантом Национального научного фонда, направлен на изучение паутинки, а именно шелка из яичных коконов пауков. Несмотря на внешнее сходство с коконами тутового шелкопряда, паутиновый шелк состоит из совершенно иных белковых цепей, что придаёт ему ещё большую прочность – по весу он в пять раз сильнее стали – и исключительную эластичность. Такие свойства делают его идеальным кандидатом для создания биоматериалов, способных выдерживать механические нагрузки тела, одновременно поддерживая процесс заживления.

Оба типа шелка продемонстрировали отличную биосовместимость и биодеградируемость в лабораторных моделях. Они нетоксичны, не вызывают тяжёлой иммунной реакции и со временем растворяются, позволяя тканям полностью восстановиться без необходимости удаления имплантата.

Благодаря своей универсальной структуре белки шелка могут быть преобразованы в самые разные формы: тонкие волокна, прочные пленки, губки, гидрогели и даже полурастворимые пасты. Это открывает широкие возможности для применения в разных типах ран – от поверхностных царапин до глубоких внутренних разрезов.

Особый интерес представляют лазерно‑активируемые герметики, разработанные в лабораториях Яргера и Регэ. Учёные используют фиброин шелка в качестве матрицы, в которую внедряют золотые наностержни или одобренные FDA красители, такие как индоцианин‑зеленый. При нанесении полученного состава на рану и последующем облучении ближним инфракрасным лазером, наностержни мгновенно преобразуют свет в тепло, что приводит к локальному свертыванию ткани и образованию прочного, но биодеградируемого шва. Такая технология позволяет заменить традиционные швы и бинты, обеспечивая более быстрое и надёжное заживление.

Таким образом, исследования в Аризонском университете демонстрируют, как природный материал, известный человеку с древних времён, может стать основой современных медицинских решений. Оптимизированный шелк тутового шелкопряда уже сегодня показывает эффективность в клинических испытаниях, а перспективные свойства паутинки обещают дальнейшее расширение спектра биоматериалов, способных улучшать качество жизни пациентов.