Spinnenseide ist eine der stärksten und haltbarsten natürlichen Kreationen. Ein Team von Bioingenieuren hat einen Weg gefunden, die Kraft der Spinnenseide zu nutzen, um Knochenbrüche zu reparieren.
Das Team der University of Connecticut verwendete Seidenfasern, um ein neues biologisch abbaubares Komposit speziell für die Reparatur tragender Knochen wie im Bein herzustellen.
Die Forscher hoffen, dass ihre Kreation die traditionellen Kopfschmerzen und Komplikationen umgehen kann, die mit der Heilung wichtiger Knochen einhergehen. Meistens installieren Ärzte, die mit dem Setzen und Befestigen tragender Knochen beauftragt sind, Metallplatten, um die Knochen wieder miteinander zu verschmelzenMetall hält die Knochen an Ort und Stelle, einige Metalle können Ionen in andere Gewebe auslaugen. Dies führt zu Reizungen und oft mehr Komplikationen als der ursprüngliche Bruch.
UConn-Professorin Mei Wei wollte diese Probleme ausgleichen und ihr Fachwissen in den Bereichen Materialwissenschaften und Biomedizintechnik einsetzen, um die Probleme zu lösen. Wei verwendete ein Protein, das in den meisten Spinnenseiden enthalten ist und Seidenfibroin heißt - das unlösliche Protein, das Spinnen und Motten dabei hilft, solche Probleme zu lösenSeide mit hoher Zugfestigkeit.
Während Wei's Kreation unter Gleichaltrigen großes Lob findet, weiß sie, dass sie und ihre Forschungspartner den Prozess durch die Verwendung von Seidenfibroin noch weiter verbessern könnten.
„Unsere Ergebnisse sind in Bezug auf Stärke und Flexibilität sehr hoch, aber wir sind der Meinung, dass wir noch höher werden können, wenn wir jede Komponente dazu bringen können, das zu tun, was wir wollen“, sagte Wei, der auch als Schule fungiertdes stellvertretenden Dekans für Forschung und Hochschulausbildung von Engineering.
Seidenfibroin wurde auch in anderen Projekten verwendet. 2016 wurde es verwendet, um das zu verbessern Haltbarkeit von Obst als einzigartige Lebensmittelkonservierungsbeschichtung. Sie wurde auch verwendet für Geweberegeneration dank seiner guten Biokompatibilität mit Säugetierzellen. Während die medizinische Gemeinschaft seit Jahren über die Kraft von Seidenfibroin Bescheid weiß, versuchen Wei und ihr Team als erste, ein dichtes Polymer-Komposit mit den Proteinstrukturen herzustellen.
Wei wusste, dass sie für den Erfolg ihres Projekts jedoch das beste Heilmittel entwickeln musste, das die traditionelle Knochensetzung in Frage stellt - insbesondere für tragende Knochen.
Wei arbeitete mit UConn-Associate-Professor Dianyun Zhang zusammen, der als Professor für Maschinenbau arbeitet. Wei musste ein Komposit herstellen, das sowohl stark als auch steif, aber nicht zu dicht war, um das Knochenwachstum zu begrenzen. Das Komposit musste auch flexibel seinfür Patienten, um einen natürlichen Bewegungsbereich beizubehalten, im Gegensatz zu der Steifheit, die häufig bei anderen Formen der Knochenbildung auftritt.
Einer der besten Teile von Seidenfibroin im Vergleich zu einer Metallplatte in einem Bein? Das Komposit beginnt sich nach einem Jahr an Ort und Stelle zu zersetzen. Es ist keine weitere Operation erforderlich, um die Substanz zu entfernen, nachdem ein großer Knochen verheilt ist.
Wei, Zhang und die anderen Teammitglieder haben begonnen, Derivate des Seidenfibroin-Komposits zu testen. Sie kombinieren das Protein mit anderen Kompositen, um eine stärkere Substanz herzustellen, die mehr Gewicht tragen kann.