Neparastie biomateriāli – Latvijā izstrādā medicīnā izmantojamu zirnekļa zīda gēlu

Zinātnieki atklājuši, ka, zirnekļu zīda proteīniem saistoties ar citām olbaltumvielām, var iegūt savienojumus, kas ķermeņa temperatūrā veido gēlu. Pētījuma novitāte ir apstāklī, ka gēla veidošanās notiek 37 grādu pēc Celsija temperatūrā, neizmantojot ķīmiskos reaģentus. Šī īpašība iezīmē nākamo izpētes virzienu – injicējamu proteīnu šķīdumu izstrādi, kas ķermenī var veidot gēlu un, piemēram, nodrošināt pakāpenisku zāļvielu izdalīšanos. Šādi gēli būtu noderīgi ne tikai medicīnā, bet arī ķīmiskajā rūpniecībā, piemēram, imobilizētu bioloģisko katalizatoru pagatavošanai, lai paātrinātu specifiskas ķīmiskās reakcijas.

"Zirnekļu zīda proteīnu gēlam ir liels izmantošanas potenciāls medicīnā tādu slimību ārstēšanai, kam nepieciešama tieši lokāla zāļu iedarbība. Gēla veidošana notiek viegli 10 minūšu laikā, vēlāk tas pakāpeniski noārdās," atklājuma lietderību skaidro viens no pētījuma līdzautoriem, OSI vadošais pētnieks profesors Kristaps Jaudzems.

Latvijas un Zviedrijas zinātnieku atklājums ir publicēts vienā no prestižākajiem zinātniskajiem žurnāliem "Nature Communications".

Zirnekļu zīds ir viens no izturīgākajiem dabas materiāliem. Pateicoties unikālajām īpašībām, zirnekļu zīda potenciālais izmantošanas loks ir ļoti plašs – sākot no būvniecības līdz pat medicīnai un jaunu biomateriālu izveidei. Tas ir bioloģiski saderīgs un pēc implantēšanas dzīvajos organismos neizsauc imūnatbildes reakciju. Līdz ar to zirnekļu zīds ir īpaši daudzsološs materiāls izmantošanai medicīnā. Materiāla iegūšana tiešā veidā no zirnekļiem nav iespējama, tāpēc pētniekiem vispirms ir jāizstrādā efektīvs veids zirnekļu zīda iegūšanai mākslīgā ceļā, kas pavērs iespējas uz šī proteīna bāzes radīt jauna veida biomateriālus. Par to, cik šis process ir izaicinošs, "Campus" jau savulaik skaidroja sarunā ar profesoru Jaudzemu.

"Lai arī mūsu izstrādātā metode ķīmiski modificēta zirnekļu zīda vērpšanai vēl nav ne tuvu pilnībai, esam konceptuāli parādījuši, ka iespējams vienu zirnekļa zīda proteīna daļu aizstāt ar ķīmisku polimēru un iegūt hibrīdas šķiedras, kas pēc savām īpašībām tuvojas dabiskajam materiālam," skaidro Jaudzems.

OSI pētnieki, izmantojot kodolu magnētiskās spektroskopijas iekārtas un metodes, izsekoja strukturālajām pārvērtībām, kas notiek gēla veidošanās procesā. Projekta laikā viņi identificēja tos zirnekļa zīda proteīna apgabalus, kas ir atbildīgi par proteīna šķīduma pārvēršanos gēlā ķermeņa temperatūrā.