الهام از طبیعت برای تولید نانوالیاف ویژه

در طبیعت، سلول‌ها و بافت‌ها خود را درون ماتریکسی از الیاف پروتئینی سازماندهی می‌کنند که این ماتریکس در نهایت ساختار و عملکرد آن سلول‌ها را مانند قابلیت کششی سلول‌های پوست یا انقباض سلول‌های قلب تعیین می‌کند.

اخیراً مهندسان زیستی در آمریکای موفق به توسعه‌ی‌ فناوری‌ای شده‌اند که با آن می‌توان بافت‌های بدن از جمله قلب را شبیه‌سازی کرد، همچنین می‌توان نانوالیاف بسیار مستحکم و منعطفی را ساخت. اساس این فناوری مبتنی بر توسعه‌ی ماتریکسی است که می‌تواند در برهم‌کنش با سطوح حساس گرمایی خودآرایی دهند. به‌دلخواه می‌توان ساختار این پروتئین را تغییر داد به‌طوری که ویژگی‌های مشخصی را در آن ایجاد کرد؛ برای مثال نانوالیاف قادرند با تغییر دما به هم چسبیده و یک ورقه را ایجاد کنند.

آدام فاینبرگ، دانشجوی پسادکتری هاروارد، می‌گوید:«تاکنون ساخت این ماتریکس‌های بین‌سلولی با استفاده از مداد دست‌سازِ بشر بسیار دشوار بوده‌است؛ اما اگر سلول‌ها قادرند که این ماتریکس‌ها را در سطح خود ایجاد کنند؛ بنابراین ما نیز می‌توانیم آن را روی یک سطح ایجاد کنیم.»

در حوزه‌ی تولید بافت‌های بدن، با این فناوری که به نانوالیاف پروتئینی شهرت یافته‌است، گام‌های بلندی برداشته شده ‌است. در روش‌های رایج کنونی برای تولید چارچوب بافت از پلیمرهای سنتزی استفاده می‌شود؛ اما این پلیمر‌ها بعد از انحطاط دارای عوارض جانبی خواهند بود. اگر نانوالیاف را از پروتئین‌های مشابه با پروتئین‌های بافت‌های بدن بسازند، در صورت بی‌نیازی بدن به آنها، این پروتئین‌ها اثرات منفی‌ای به‌همراه نخواهد داشت. در اولین گام، رشته‌هایی از عضلات قلب، شبیه عضلات پاپیلاری، ساخته شد که می‌تواند منجر به راهبردهای جدیدی در ساخت یا درمان بافت‌ قلب شود. با این فناوری جدید می‌توان تعداد رشته‌های موجود در بافت، جهت‌گیری و ترکیب آن را کنترل کرد و در نهایت این امکان ایجاد می‌شودد که چارچوب‌های بافت جدید را تولید کرد. علاوه ‌بر این، این فناوری ما را قادر می‌سازد تا ویژگی‌های نانومقیاس این پروتئین‌ها را بررسی کنیم.

از این فناوری می‌توان در منسوجات با عملکرد بالا بهره جست؛ در واقع با تغییر نوع پروتئین‌های مورد استفاده در ماتریکس و تعداد رشته‌های آنها، می‌توان منسوجاتی با ویژگی‌های خارق‌العاده ایجاد کرد. همینک لاستیک‌ها می‌توانند ۵۰۰ تا ۶۰۰ درصد کشیده شوند که با استفاده از این فناوری می‌‌توان این کشش را تا ۱۵۰۰ درصد افزایش داد.

گفتنی است نتایج این پروژه در نشریه‌ی Nano Letter به چاپ رسیده‌است.