化工资讯
当前位置:元素商城  >  化工资讯网  >   化工热点资讯   >  借蛛丝密码合成新材料 蛛丝研究引领医疗移植进入“丝时代”
借蛛丝密码合成新材料 蛛丝研究引领医疗移植进入“丝时代”
2016-06-27 10:08:13来源:元素商城

元素百科为您介绍:蛛丝是一种非凡的材料,虽然极其柔软,但一磅蛛丝与一磅钢材对比,蛛丝强度远远超过钢材。蛛丝被吐出时是一种液体蛋白,很快凝结成固体,被织成多种结构的网。牛津大学动物学家弗里茨·沃莱斯研究蜘蛛已有40年了,他希望造出具有蛛丝般神奇性能的丝,用在医疗护理、移植和再生医学领域,更好地服务于人类。

 借蛛丝密码合成新材料 蛛丝研究引领医疗移植进入“丝时代”

借蛛丝密码合成新材料

沃莱斯对蛛丝成分进行分析后发现,蛛丝蛋白有着独特的排列模式,这种特殊蛋白质结构是高强度和韧性的源头,使其能抵抗压力和变形。沃莱斯发现,金圆织网蛛(Golden Orb Weaver spider)能吐出7种不同类型的丝,各有不同用途,其中用于悬挂的牵引丝强度最高。以这种牵引丝为模型,有望开发出一种新的生物医学移植体,拥有蛛丝那样的超高强度和承受力,作为传统移植体的替代品。

但沃莱斯指出,这要解决生产供应的问题。因为要大量制造蛛丝是不可能的,蜘蛛是食肉族,无法大规模饲养,麻醉它们一次也只能抽取一根丝。为此,他们把目标转向了蚕丝。人类养蚕生产丝绸制品已有5000多年历史,通过工业化饲养,每年生产的蚕丝可达15万吨。但美中不足的是,蚕丝的强度不如蛛丝,还含有一种有毒的胶,用于医疗手术并不理想。

沃莱斯成为牛津大学丝集团总裁后,发现了一种野生的蚕,吐出的丝和蛛丝蛋白结构很相似。他对这种蚕丝蛋白进行了基因测序,并与蜘蛛牵引丝的蛋白结构进行了对比,然后将蚕丝溶解,除去其中有毒的胶,再重组为一种高强度的清洁材料,命名为Spidrex(蛛蚕丝)。丝集团的这一成果吸引了大量商业人士的兴趣,为此沃莱斯创立了牛津生物材料纺织公司,开发蛛丝的商业化应用。

蛛丝制品走进手术室

在美国,每年有60万例膝盖手术,成本高达130亿美元,这一数字预计还会大幅度上升。目前的塑料软骨移植物效果并不好,甚至有些最后不得不取出来,因为带来了严重的并发症。沃莱斯开始实验能否用蛛蚕丝制造人工骨骼、敷布和缝线,最后发现,它很适合作为膝盖替代物。

丝集团创立了第二家子公司Orthox公司,用蛛蚕丝来制造一种延展性材料,再塑造成替换用的膝盖软骨结构,还可用作生物相容性支架,支持组织再生。沃兰斯说:“细胞用它作为一种支架,随着支架逐渐分解,细胞长进去填充了新的软骨,重新恢复原有强度。”研究人员的设想是,在5年内造出能替换原来软骨的移植物。

目前这种移植体尚处于临床实验半途,沃莱斯对目前的进展感到满意。他说:“患者和医生都会很高兴,相信到2018年,这种移植物就能普遍供应了。他们另一家初创子公司Neurotex还开发出一种用于周边神经修复的支架,正在试验中。团队希望将这种支架用于中枢神经系统,帮助逆转因严重脊髓损伤而造成的瘫痪——这是另一个迫切需要更多选择的领域。

医疗移植进入“丝时代”

以蛛丝和转基因蚕丝为基础的医疗领域充满了各种可能,几乎每天都有论文发表,探索丝材在再生医学中的应用。世界各研究团队正在利用一系列创新技术开发新型材料。比如,把蜘蛛DNA插入山羊体内产生转基因羊毛,甚至插入酵母菌,让人们能用酵母菌纺丝。

丝材料可用在缝合、支架和移植中,大量移植体可以用这种生物医学材料来替代。韩国组织工程与再生医学学会秘书长Insup Noh教授说:“在许多医疗程序中,使用真丝将成为标准规程。真丝材料已被批准用作生物原料,与其他新出现的聚合生物材料相比,这是个很大的优势。”

目前,丝集团和沃莱斯的团队正在研究自行车头盔、飞机板和军队制服,同时他们还在研究蜘蛛为何能以超高效率吐丝织网,以改进工业制造。随着合成蛛丝衣物越来越受欢迎,它还可作为一种新型的污染传感装置。

经过40年的快速发展,沃莱斯觉得目前的研究还只在表面。“蜘蛛在自然界已经生存了几百万年,我们能从它们那里学到的东西太多了。”

您可能感兴趣的中国化工网栏目: 化学试剂化学元素化学元素周期表CAS查询
元素商城微信公众号
「一个有逼格的公众号」
相关标签: 生物医学工程生物科学  
相关专题: 医药
相关阅读:
●  Nat Genet:常见基因缺陷促进1型和2型糖尿病发病
元素百科为您介绍:近日,来自比利时等国家的科学家们在国际学术期刊Nature Genetics上发表了一项最新研究进展,他们发现beta细胞中存在的一些常见基因缺陷可能是促进1型和2型糖尿病发生的重要因素。 糖尿病患者类型全世界大约有四亿糖尿病患者,并且该数目还在不断增加。糖尿病患者通常分为两种:因自身免疫攻击导致的1型糖尿病和肝脏等代谢器官出现代谢功能紊乱导致的2型糖尿病。许多研究已经......
●  韩国mers病毒事件最新情况:mers病毒感染人数增加
元素百科资讯频道:韩国mers病毒最新情况:韩国mers病毒感染人数再增8例,截止目前,韩国mers病毒确认病例95人,死亡人数增至7人。现首例孕妇感染mers病毒。 韩国首例孕妇感染MERS病毒 据韩国三星首尔医院一负责人9日透露,在三星首尔医院住院的一名40多岁孕妇接受中东呼吸综合征(MERS)检测,结果呈阳性。 该负责人表示,A某是为准备生产而住院的孕妇,医院方面......
●  氟苯尼考的作用,配伍禁忌是什么
元素百科为您介绍:氟苯尼考是在八十年代后期成功研制的一种新的兽医专用氯霉素类的广谱抗菌药,在日本和墨西哥还批准用作猪的饲料添加剂,预防和治疗猪的细菌性疾病(邱银生等,1996),我国目前已通过了该药的审批。氟苯尼考的作用氟苯尼考最初主要应用于水产养殖,用于治疗黄尾鱼的假核性巴氏杆菌病及链球菌病、自然爆发的的大西洋鲑鱼疖病效果显著。口服给药对黄尾鱼巴氏杆菌感染,鳗迟钝性爱德华氏菌感染,金鱼鳗弧菌性感......

您确定要从购物车中移除吗???