Eigenschaften von Spinnenseide zur Verwendung als Bio analysiert

21. Juni 2022

von der Shinshu-Universität

Seide wird seit Jahrhunderten von domestizierten Seidenraupen kultiviert, aufgrund ihrer kannibalischen Tendenzen war es jedoch schwierig, Spinnenseide in großen Mengen kommerziell herzustellen. Spinnenseidenfasern erregen jedoch aufgrund ihrer Feinheit, mechanischen Eigenschaften und ihres glänzenden Aussehens Aufmerksamkeit. Es hat sich gezeigt, dass Spinnenseide, die durch rekombinante Proteinexpressionssysteme und chemische Synthese hergestellt wird, über hervorragende Eigenschaften für medizinische Zwecke verfügt, um die Bildung von Blutgerinnseln zu verhindern, und über eine ausgezeichnete Knotenfestigkeit verfügt, um wiederholtem Be- und Entladen standzuhalten. In dieser in Langmuir veröffentlichten Studie wurde das Zelladhäsionsverhalten einheimischer Spinnenseide untersucht.

Die Entwicklung von Zellkultursubstraten ist für den Fortschritt der regenerativen Medizin unverzichtbar. In der konventionellen Forschung wurden viele Zellkultursubstrate aus aus Erdöl gewonnenen Polymeren entwickelt, die Entwicklung von aus Proteinen gewonnenen Zellkultursubstraten hat jedoch keine großen Fortschritte gemacht. Unter den proteinbasierten Materialien wird seit der Antike Seidenraupenseide verwendet. In den letzten Jahren konzentrierte sich die Aufmerksamkeit auf Spinnenseide, die bessere mechanische Eigenschaften als Seidenraupenseide aufweist. Über das Zellverhalten auf Spinnenseide ist jedoch wenig bekannt. Daher wollten Forscher unter der Leitung von Dr. Kenjiro Yazawa von der Shinshu-Universität für diese Studie das Zelladhäsionsverhalten auf Spinnenseide untersuchen.

In früheren Studien wurden Experimente mit rekombinanten spinnenseidenähnlichen Proteinen statt mit natürlicher Spinnenseide durchgeführt. Daher betrug die Größe des Proteins etwa 1/10 der Größe natürlicher Spinnenseide. Die Forschungsgruppe, zu der Dr. Jun Negishi, ein Experte für Biomaterialien, gehört, glaubte, dass es wichtig ist, Spinnenseide direkt von lebenden Spinnen zu sammeln und die Zelladhäsion natürlicher Spinnenseide zu beobachten.

Die Forscher stellten drei Arten von Spinnenseide her; Aufgerollte Fasern, Folien und Nanofasern (Vliesstoffe). Es war eine Herausforderung, lebenden Spinnenfaden so aufzuwickeln, dass er in die gleiche Richtung ausgerichtet war. Dies gelang ihnen jedoch und sie stellten fest, dass es einen Unterschied in der Form der Zelladhäsion zwischen den drei Formen der Spinnenseide gab.

Diese Studie klärte das Adhäsionsverhalten von Fibroblasten auf Spinnenseide, es muss jedoch noch untersucht werden, ob es einen Unterschied in der Zellaktivität in Abhängigkeit von der Oberflächentopographie gibt. Wenn Sie beispielsweise wissen, dass die Zellaktivität auf einem Faden oder Vliesstoff hoch ist und auf einer Folie niedrig, ist das eine neue Erkenntnis. Dieser Aspekt einheimischer Spinnenseide wird derzeit untersucht.

Mehr Informationen: Kenjiro Yazawa et al., Zelladhäsionsverhalten auf Spinnenseidenfasern, -filmen und -nanofasern, Langmuir (2022). DOI: 10.1021/acs.langmuir.2c00818

Zeitschrifteninformationen:Langmuir

Zur Verfügung gestellt von der Shinshu-Universität