20.02.2012

На создание заживляющего материала вдохновил паук-кругопряд

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.

Клейкие бисеринки паутины (фото Dawkins R.A.)

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).

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.

Роман Иванов

Источники:

1. КОМПЬЮЛЕНТА