Клетки создают живые композитные полимеры для биомедицинских приложений

Биомедицинские инженеры из Университета Дьюка продемонстрировали, что класс переплетенных композитных материалов, называемых полувзаимопроникающими полимерными сетями (sIPN), может производиться живыми клетками. Такой подход может сделать эти универсальные материалы более биологически совместимыми для биомедицинских приложений, таких как системы доставки лекарств с задержкой по времени.


Исследование будет опубликовано в журнале 8 июня. .

Концепция sIPN существует уже более 100 лет и используется в автомобильных деталях, медицинских устройствах, формовочных смесях и конструкционных пластмассах. Общая идея состоит в том, чтобы один или несколько полимеров собирались вокруг другого полимерного каркаса таким образом, чтобы они сцепились. Несмотря на то, что не связаны химически, они не могут быть разделены и образуют новый материал со свойствами, превосходящими простую сумму его частей.

Традиционные методы производства sIPN обычно включают производство составных частей, называемых мономерами, и их смешивание в нужных химических условиях для управления их сборкой в ​​большие сети в процессе, называемом полимеризацией.

«Когда это работает, это фантастическая платформа, которая может включать различные функции в самособирающийся слой для биомедицинских или экологических приложений», – сказал Линчонг Ю, профессор биомедицинской инженерии в Duke. «Но этот процесс часто оказывается не таким биосовместимым, как вы могли бы пожелать. Поэтому мы подумали, почему бы не использовать живые клетки для синтеза второго слоя, чтобы сделать его настолько биосовместимым, насколько это возможно?»

В новой статье Чжоцзюнь Дай, бывший постдок лаборатории You, а ныне адъюнкт-профессор Шэньчжэньского института синтетической биологии, для этого использует платформу, которую лаборатория разрабатывала в течение нескольких лет, под названием «swarmbots».

Роевые боты – это живые клетки, которые запрограммированы на производство биологических молекул в своих стенках, а затем взрываются, когда их популяция достигает определенной плотности. В этом случае они запрограммированы на производство мономеров, называемых эластиноподобными полипептидами (ELP), слитых с функциональными функциями, называемыми SpyTag и SpyCatcher. Эти две молекулярные структуры образуют систему «замок-и-ключ», позволяя ELP самособираться в полимерную цепь при смешивании. По мере роста эти сцепляются с полимерными микрокапсулами, содержащими клетки, с образованием sIPN.

Каждый мономер может содержать несколько SpyTags или SpyCatcher, а также может быть слит с белками, которые генерируют считывание или имеют определенные функции. Это все равно, что сделать забор из множества крошечных браслетов-брелоков, в которых есть место для застежек и брелоков.

Сначала исследователи программируют клетки так, чтобы они заполняли эту дополнительную функцию флуоресцентным белком, чтобы доказать, что система может зафиксировать их на месте. После этой успешной демонстрации они обращают свое внимание на разработку полезной системы доставки лекарств с помощью своего нового изобретения.

0 Комментарий
Inline Feedbacks
View all comments