استفاده از خودآرایی برای ساخت استخوان مصنوعی

محققان موفق شدن تا از ساختار فاژ برای رشد ساختارهای دیگر استفاده کنند. برای این کار آنها ساختار مختلفی از فاژ را ایجاد کرده و با تغییر پارامترهایی نظیر غلظت، این ساختارها را به‌دلخواه تغییر دادند سپس از آنها به‌عنوان الگو یا بستر برای تولید مواد مختلف استفاده کردند.

محققان موفق شدن تا از ساختار فاژ برای رشد ساختارهای دیگر استفاده کنند. برای این کار آنها ساختار مختلفی از فاژ را ایجاد کرده و با تغییر پارامترهایی نظیر غلظت، این ساختارها را به دلخواه تغییر دادند سپس از آنها به عنوان الگو یا بستر برای تولید مواد مختلف استفاده کردند.

تحت شرایط خاص، ویروس‌های آلوده به باکتری موسوم به فاژ M13 می‌توانند خودآرایی کرده و تبدیل به یک میزبان شوند. این میزبان خود به‌عنوان ساختاری مفید قابل استفاده خواهد بود. این ساختارها می‌توانند طول موج‌های نور را پراش داده و حتی به‌عنوان داربست برای رشد ورقه‌هایی از سلول یا استخوان مورد استفاده قرار گیرند

فاژ M13 لوله‌ای طویل و نازک است به‌طوری که ۷ نانومتر پهنا و ۸۸۰ نانومتر طول دارد. آنها سطح پروتئین‌ها را می‌پوشانند و به آنها ساختاری پیچ‌خورده می‌دهند.

مولکول‌های زیستی طویل دیگر نظیر کلاژن‌ها می‌توانند خودآرایی داده و به شکل بافت‌هایی با خواص مختلف درآیند. این که خودآرایی چگونه رخ دهد بستگی به این دارد که شرایط محیطی چگونه باشد. تفاوت نحوه خودآرایی موجب می‌شود تا یک مولکول کلاژن بتواند اشکال مختلفی به‌خود بگیرد برای مثال بتواند به‌شکل بافت پوستی، بافت شفاف و بافت استخوانی محکم درآید.

لی و تیم تحقیقاتی‌اش دریافتند که این فاژ M13 به سه ساختار مختلف خودآرایی می‌دهد. شکل اول حالتی است که فاژ M13 تشکیل نوارهایی را می‌دهد که این نوارها می‌تواند موازی یا عمود بر جهت کشیده شدن آنها باشد. ساختار دوم بسیار شبیه ساختار اول است با این تفاوت که فاژ M13 رشته‌هایی را با محوری موازی جهت کشیده شدن خود ایجاد کرده اما این رشته‌ها کمی تاب‌خورده و موجب تشکیل روبان‌هایی می‌شوند. در ساختار سوم فاژ M13 تشکیل فیلامان‌های چرخ‌خورده‌ای را می‌دهد که دور فاژ را فرا گرفته‌اند.

با تغییر غلظت فاژها و سرعت حرکت‌ آنها، لی و همکارانش موفق شدند تا این ساختارها را تغییر دهند. همچنین آنها توانستند فاصله میان نوارها را در ساختار اول تغییر دهند. با این کار محققان می‌توانند یک فیلم دارای نوارهایی با قابلیت پراش نور بسازند. این ساختار قادر است طول موج‌های مختلف نور را بر اساس فواصل میان رشته‌ها، منعکس کند.

با مهندسی این فاژها به‌طوری که پپتیدهای ویژه‌ای روی پروتئین‌های آنها قرار گیرد، محققان می‌توانند سلول‌ها را وادار کنند تا روی الگوهای این فیلم‌ها رشد کنند. آنها همچنین می‌توانند مواد معدنی نظیر فسفات کلسیم را روی این فیلم‌ها قرار دهند و موادی شبیه مینای دندان بسازند. در واقع این راهبرد می‌تواند منجر به تولید استخوان‌های مصنوعی شود. این مواد کاملا با بدن سازگار بوده و می‌تواند در زیست پزشکی کاربردهای مختلفی داشته باشد.