Örümcek İpeğinin Tıpta Kullanımı

Örümcek ağları, normal bir insanın gözünde ev sahibinin evini uzun zamandır temizlemediğine dair bir delil olsa da; Almanya’nın Baeyruth Üniversitesi malzeme uzmanları olaya farklı bakıyor. Uzmanlar, örümcek ipeğini ilgi uyandırıcı ve çok yönlü bir kullanım maddesi sayıyor.

Örümcek ipekleri gezegendeki en dayanıklı-sert maddedir. Çelik yığınlarından daha güçlü, Kevlardan ise daha dayanıklı ve esnek olan ipekler çevre şartlarına da oldukça adapte olurlar. Değişen sıcaklıklarda ve nemde gerginliklerini muhafaza edebilirler. Bu yüzden optik endüstrisinin ilgi odağındadırlar ve firavunların mezarlarında da ağlar bozulmadan kalmaktadır. Örümcek, oluşturduğu yapının yoğunluğunu hızlı ya da yavaş örerek ayarlar. Böylece oluşturulan ağın bazı kısımları oldukça kararlı ipek olurken bazı kısımları çok daha esnek olabiliyor.

İpekten Kalp Dokusuna

Gün geçtikçe kalp sorunlarının önlenmesinde ve azaltılmasında önemli ilerlemeler kaydedilmesine rağmen kalp yetmezliği çeken halen birçok insan var. Kalp yetmezliğinde hastalıklar yüzünden geri dönüşü olmayan kalp kası hücresi kaybına, özellikle iskemik kalp hastalığı, neden oluyor. Ne yazık ki hala bu nitelikteki sorunları tersine çevirmek için hiçbir tedavi yok, ancak şu sıralar devam eden bir çalışmada bu tarz sorunlara kalp fonksiyonunu iyileştirebilmek için bir yöntem geliştiriliyor.

Friedrich Alexander Üniversitesi (FAU) araştırmacıları ve Bayreuth Üniversitesi’nden meslektaşlarıyla, laboratuvarda geliştirilen suni örümcek ipeğinde bulunan proteinin kalp doku mühendisliğine uygun olup olmadığını araştırdı.  Ağ yapısını ve mekanik stabiliteyi, fibroin, veren protein sorunun çözümü olabilir. Erlangen Üniversite Hastanesi Nephropatholoji Bölümü’nden Felix Engel mühendislik açısından kalp dokusu için Hint ipekböceğinin ipek özelliklerini inceledi ve ipek yapı malzemesi için özel uygunluk gösterdi.

Erlangen Üniversitesi’nden Profesör Felix Engel tarafından yönetilen araştırmalar, Hint örümceğinin ipeğinin kalp dokusuna uygun olduğunu kanıtladı. Ancak şu ana kadar büyük bir miktarda ve sürdürülebilir kalitede protein özü elde edilemedi. Ancak bilim insanları bunu sonunda bunu başardı. 

Bayreuth Üniversitesi’nden meslektaşı Thomas Scheibel, E. Coli bakterilerinin yardımıyla, çok miktarda ve uygun kalitede rekombinant ipek proteini üretmeyi başardı. Bu çalışma, iki araştırmacıya güç kattığı gibi aynı zamanda bahçe örümceklerinin ipek proteinleri üzerinde daha ileri bir araştırma çalışmasında güçlerini birleştirmelerini sağladı. Erlangen takımından Jena Petzold, laboratuvarda kalp dokusu üretimi için üretilen ipek proteini eADF4’ün (κ16) uygunluğunun araştırılmasında işbirliği yaptı. Araştırma ipek proteininin ince tabakasını bir cam slayta uygulamayı içeriyordu.

Kalp hücrelerine ilaveten, Petzold ve Aigner, bağ dokusu hücreleri ve kan damarı hücreleri gibi diğer hücreleri film üzerine uygulamaya çalıştı ve her seferinde başarılı oldular. Araştırmaları özellikle kalp hücrelerinin işlevselliği üzerine yoğunlaştı. Hücreleri, kalp hücrelerinin doğal ortamına benzeyen bir fibronektin filmine uyguladıkları hücrelerle karşılaştırdılar ve iki hücre arasında işlevsel bir farklılık gözlenmedi. Araştırmacılar, hipertrofiden sorumlu olan faktörlerin (atletlerde ve hamile kadınlarda kalp hücrelerinin genişlemesinin) de aynı zamanda eADF4 (κ16) filminde üretilmiş kalp hücrelerinde hacim büyümesine neden olduğunu göstermeyi başarabildi. Erlangen ve Bayreuth araştırmacıları tarafından yapılan çalışmalar ve 3D baskı teknolojisini kullanarak yapay ipek proteinlerinin basılmasının imkânı, işlevsel kalp doku mühendisliği için gelecekteki yöntemlere yönelik ilk adımları temsil ediyor.

Araştırmacılar sonuçlarını, “Surface features of recombinant spider silk protein eADF4 (κ16)-made materials are well-suited for cardiac tissue engineering” başlığıyla Advanced Functional Materials gazetesinde yayınladı.