تولید اولین ریز الیاف پروتئینی: توسعه مهندسی بافت و دارو رسانی

محققان زمینه جدیدی را در توسعه پروتئین هایی ایجاد کرده اند که الیاف های تخصصی مورد استفاده در پزشکی و فناوری نانو را شکل می دهد. دانشمندان برای مدت ها قادر به ایجاد پروتئین های جدیدی بودند که بطور خود بخود به الیاف مونتاژ می شدند، این کار آنها در ابعاد نانو انجام می شد. برای اولین بار این دستاورد متوجه ابعاد میکرو شده است که فرصت های چشمگیر جدیدی برای استفاده از فیبرهای پروتئینی را ارائه می دهد.  

به گزارش پژوهشکده مجازی بیوتکنولوژی پزشکی، محققان دانشکده مهندسی دانشگاه پلی تکنیک نیویورک زمینه جدیدی را در توسعه پروتئین هایی ایجاد کرده اند که الیاف های تخصصی مورد استفاده در پزشکی و فناوری نانو را شکل می دهد. دانشمندان برای مدت ها قادر به ایجاد پروتئین های جدیدی بودند که بطور خود بخود به الیاف مونتاژ می شدند، این کار آنها در ابعاد نانو انجام می شد. برای اولین بار این دستاورد متوجه ابعاد میکرو شده است که فرصت های چشمگیر جدیدی برای استفاده از فیبرهای پروتئینی را ارائه می دهد.

Jin Kim Montclare (استادیار مهندسی شیمی و بیو مولکول در دانشکده مهندسی NYU) سرپرست یک گروه از محققان است که نتایج حاصل از آزمایش های موفقیت آمیز آنها در ایجاد میکروپروتئین های مهندسی شده در مجله Biomacromolecules منتشر شده است.

بسیاری از مواد مورد استفاده در پزشکی و فناوری نانو بر پروتئین هایی تکیه دارد که برای تشکیل فیبرهایی با ویژگی های خاص مهندسی شده است. به عنوان مثال، داربست مورد استفاده در مهندسی بافت وابسته به الیاف مهندسی شده از قبیل نانوسیم مورد استفاده در حسگرهای زیستی است. این الیاف همچنین می تواند به مولکول های کوچک ترکیبات درمانی متصل شده و در دارو رسانی استفاده شود.

Montclare و همکارانش آزمایش های خود را با هدف طراحی پروتئین هایی در مقیاس نانو آغاز کردندکه با کورکومین مورد استفاده در درمانی سرطان متصل می شوند. آنها با موفقیت یک پروتئین جدید و خود مونتاژ در مقیاس نانو را طراحی کردند که دارای منافذ آبگریزی است که توانایی اتصال به مولکول های کوچک را دارند. بعد از انکوباسیون الیاف با کورکومین، پروتئین نه تنها به تجمع شدن ادامه داد بلکه تا به درجه ای ادامه پیدا کرد که این الیاف از مرز قطر نانو به میکرو (شبیه به قطر کلاژن و یا ابریشم عنکبوت) عبور کردند.

Montclare می گوید: این یک دستاورد شگفت آور و هیجان انگیز بود، او توضیح می دهد که این نوع افزایش در قطر و در حضور مولکول های کوچک بی سابقه است. یک الیاف در مقیاس میکرو که قادر به ارائه یک مولکول کوچک (خواه یک ترکیب درمانی و یا یک ماده دیگر باشد) باشد، یک گام بزرگ رو به جلو است.

Montclare در ادامه گفت که بیومتریال های جاسازی شده با مولکول های کوچک می تواند برای ساخت داربست های دو منظوره در مهندسی بافت و یا ارائه برخی داروهای موثر تر (به ویژه آنهایی که در محیط آبی کمتر موثر هستند) استفاده شوند. این تیم تحقیقاتی با استفاده از میکروسکوپ قادر بودند که الیاف را در سه بعد مشاهده و تایید کنند که کورکومین (که در زمان اتصال به ساختار پروتئین از خود نور فلئورسنس ساطع می کند) بطور همگن در سراسر فیبر توزیع شده است.

با وجود گستردگی پرش از مقیاس نانو به میکرو، این تیم تحقیقاتی معتقد است که آنها می توانند حتی الیاف بزرگتری را ایجاد کنند. Montclare می گوید: گام بعدی توسعه پروتئین هایی است که می تواند در مقیاس میلی (الیافی که به اندازه کافی برای مشاهده با چشم غیر مساح بزرگند.) بدور هم جمع شوند.

منبع:

Jasmin Hume, Jennifer Sun, Rudy Jacquet, P. Douglas Renfrew, Jesse A. Martin, Richard Bonneau, M. Lane Gilchrist, Jin Kim Montclare. Engineered Coiled-Coil Protein Microfibers. Biomacromolecules, 2014; 15 (10): 3503 DOI: 10.1021/bm5004948