Паутина паука-кругопряда вдохновила на создание биосовместимой нити
Изучение паутины привело к открытию, которое позволит создать хирургические швы и пластыри нового типа с включёнными в них медикаментами. Новый синтетический материал, подобный специфическому шёлку, который вырабатывается пауком-кругопрядом, был разработан в Акронском университете (США).
Паук-кругопряд в своей паутинке (фото Gnissah / Wikimedia).
Паук-кругопряд, представляющий семейство Araneidae, выплетает свои ловчие сети в виде круга, добавляя к ниточкам паутины небольшие клейкие шарики-утолщения. Если однажды поутру отойти на пару шагов от паутины, вдохнуть бодрящий свежий воздух, преисполниться романтической тягой к прекрасному, то может показаться, что и не паутина это вовсе, а искусно нанизанный на тончайшие ниточки бисер. Действительно, подобный тип паутины в англоязычной литературе принято называть BOAS (beads-on-a-string), буквально «бисер на нитке». Исследователи считают, что воспроизведение подобной «конструкции» позволит создать прочные и вместе с тем гибкие швы, содержащие медикаменты прямо в этих импровизированных бисеринках.
Идея разработки новой биосовместимой нити пришла в учёные головы после обстоятельного разговора с травматологами и специалистами по реабилитационной медицине, которые поделились своими мечтами о лучшем расходном материале для наложения и заживления швов — прочном, клейком, многофункциональном.
Результаты этого исследования стали широко известны благодаря публикации в престижном физико-химическом журнале Langmuir.
По словам исследователей, реплика BOAS-паутины была получена с помощью максимально точного копирования техники самого паука. В работе использовались принципы гидромеханики, а также коммерчески доступные материалы, такие как нейлон, для создания копии паучьей нити. Кроме того, для вытягивания столь специфических нитей с особой морфологией сначала потребовалось сконструировать соответствующее оборудование.
Вместо того чтобы добавлять клейкие «бисеринки» по одной, учёные равномерно покрыли все нити массой, которая, собираясь волнами, трансформировалась в бисеринки с очень развитой поверхностью, что и делало их очень клейкими. Сами бисеринки способны образовывать структуры, в которых могут быть размещены лекарственные средства, что обеспечило бы их доставку именно туда, где они нужнее всего. Диаметр и расстояние между бисеринками контролировались изменением скорости, вязкости и поверхностного натяжения жидкости (та самая гидромеханика в действии).
Клейкие бисеринки паутины (фото Dawkins R.A.).
Учёным представился шанс оценить высочайшие адгезионные свойства такой паутины, которые создаются многочисленными бисеринками с высокой поверхностной энергией. Как оказалось, BOAS-морфология существенно превосходит более простые «решения», что делает её необычайно выгодной для паука, несмотря на то что за это приходится платить большей заметностью паутины. Это же более всего привлекает и медиков. Потенциально технология может использоваться не только в шовном материале, где важна повышенная адгезионность, но и в различных стягивающих повязках и пластырях, которые позволили бы вообще обходиться без швов при не слишком обширных внешних повреждениях. Не забудем и о возможности размещения антибиотика прямо в материале шва, что резко сократит дозировку и сохранит печень пациента для долгой и счастливой жизни.
Сейчас исследователи озабочены поиском дополнительного финансирования, с тем чтобы довести технологию до стадии коммерциализации. По их словам, благодаря простоте методики никаких затруднений с получением продукта в промышленных масштабах возникнуть не должно.
