מדענים משתמשים בחלבוני משי שעברו שינוי כדי ליצור משטחים חדשים ללא הדבקה: שינוי כימי של חלבוני משי יצוקים לצורות וסרטים גורם להם לדחות מים טוב יותר מאשר ציפויים נון-סטיק הזמינים כיום

Share on facebook
Share on twitter
Share on linkedin
Share on telegram
Share on whatsapp
Share on email
פרסומת
MAGNEZIX מגנזיקס


חוקרים מאוניברסיטת טאפטס פיתחו שיטה לייצור חומרים על בסיס משי שמסרבים להיצמד למים, או כמעט כל דבר אחר שמכיל מים לצורך העניין. למעשה, למשי המותאם, שניתן ליצוק לצורות כמו פלסטיק, או לציפוי על משטחים כסרט, יש תכונות נון-דביק העולות על אלו של משטחי נון-דביק המשמשים בדרך כלל על כלי בישול, והוא יכול לראות יישומים שמתרחבים לרחבה מגוון מוצרי צריכה, כמו גם תרופות.

משי הוא סיב טבעי שנטווה על ידי עש ומשמש כבר אלפי שנים לייצור בדים עמידים ועדינים – ותפרים ניתוחיים לסגירת פצעים.

לאחרונה, מדענים למדו לפרק את הסיבים לאלמנט החלבון הבסיסי שלהם – פיברואין משי – וליצור אותו מחדש לג'לים, סרטים, ספוגים וצורות אחרות כדי ליצור הכל, החל מברגים אורטופדיים מושתלים ועד לדיו טקסטיל שמשנים את צבעם בתגובה. לכימיה של הגוף.

"מה שהופך את המשי לחומר כל כך ייחודי הוא שלא רק שהוא יכול ללבוש מגוון רחב של צורות וצורות, אלא שאפשר לשנות בקלות את תכונותיו על ידי שינוי כימי של פיברואין המשי", אמר קרישנה קומאר, פרופסור רובינסון לכימיה ב-Tufts.

"אם אנחנו רוצים ליצור ברגים אורטופדיים שנספגים בגוף בקצבים שונים באמצעות פיברואין משי, אנחנו משנים את הכימיה", אמר. "אם אנחנו רוצים ליצור חיישן דם שמזהה חמצן, או גלוקוז, או רכיבי דם אחרים, אנחנו משנים את הכימיה. במחקר הזה, שינינו פיברואין משי כדי לדחות מים, ואנחנו יכולים לעשות את זה בצורה שיכולה 'לכוון' החומר יהיה פחות או יותר דוחה מים."

המקדמה דווחה בכתב העת ChemBioChem.

הפיכת המשי לחומר דוחה מים הייתה כרוכה בכיסוי פני השטח של פיברוין המשי בשרשראות כימיות קצרות המכילות פחמן ופלואור, הנקראים פרפלואורופחמנים. שרשראות אלו יציבות מאוד ואינן מגיבות עם כימיקלים אחרים, וגם אינן מקיימות אינטראקציה עם חלבונים וכימיקלים ביולוגיים אחרים בגוף.

בעוד המשטח הטבעי של חלבון המשי פועל כמו מגנט למים, עם ענפים בעלי מטען שלילי וחיובי על המשי מושכים מים, חלבון משי מכוסה פרפלואורו-פחמנים משאיר מעט למים לאחוז בו.

פחמנים פרפלואוריים אפילו מתנגדים למשיכה הנגרמת על ידי כוחות אחרים שבדרך כלל מפגישים מולקולות. שינוי המספר והאורך של שרשראות פחמן פרפלואוריות על חלבון המשי יכול להתאים את מידת ההתנהגות 'לא דביקה'. לוק דייוויס, עוזר פרופסור לכימיה, קבע את רמת הפלואור הנדרשת על פני השטח של המשי כדי להפגין התנהגות נון-סטיק.

הסינתזה הכימית נעשית בתנאים מתונים, כך שבניגוד לייצור של חומרים נון-סטיק אחרים, תהליך הייצור יכול להיות בטוח יותר, הן לעובדים והן לסביבה ייצור בטוח יותר ומקור ביולוגי מתחדש של חומר בודק שתי קופסאות לקיימות.

החוקרים של Tufts מדדו את תכונת הנון-סטיק על ידי התבוננות כיצד מים מתגבשים על פני החומר – כמו איך מים מתגלגלים ממכונית שעווה. למעשה, על משי נון-סטיק שעוצבו לסורגים תוך שימוש ברמה הגבוהה ביותר של פחמנים פרפלואוריים, המים התגלגלו לטיפות המעוגלות אפילו יותר מהודקות מאשר בטפלון.

זה לא רק מים שמתגלגלים מהמשי הלא נדבק, אלא כל חומר שיש בו מים כמרכיב עיקרי, שיכול לכלול מזונות שונים, דם, תאים ורקמות. למרות שלא נבדקו במחקר זה, ידוע כי חומרים מופלרים דוחים שמנים גם כן.

"לשינוי מכשירים רפואיים כדי למנוע אינטראקציות מזיקות עם מים ותרופות ביולוגיות אחרות יש פוטנציאל לשמר את החוזק והשלמות כל עוד הם נחוצים", הסבירה ג'וליה פאונטיין, סטודנטית לתואר שני במעבדה של קומאר ומחברת שותפה של המאמר. "המשי כבר אינרטי יחסית למערכת החיסון, כך שכוונון יכולתו לדחות תאים או חומרים אחרים יכול להפוך אותו אפילו יותר שימושי."

היתרונות של משטחים שאינם נדבקים חורגים הרבה מעבר ליישומים רפואיים. בעוד שיש חשש לגבי כימיקלים הנספגים בגוף מציפויים מונעי הידבקות זמינים מסחרית, משטחים מונעי הדבקה על בסיס משי עשויים להציע אפשרות חלופית שניתן לבחון את הבטיחות היחסית שלה.

אפשר גם לדמיין שמשות רכב שבהן מי גשמים פשוט מתגלגלים ללא שימוש במגבים, ציפויים על מתכות המסייעים במניעת חלודה, או על בדים כדי להקל על ניקוים.

"ההצלחה שהייתה לנו עם שינוי משי כדי לדחות מים מרחיבה את ההצלחות שלנו עם שינוי כימי של משי עבור פונקציות אחרות – כמו היכולת לשנות צבע, להוליך מטען חשמלי או להתמיד או להתדרדר בסביבה ביולוגית", אמר דוד קפלן, שטרן פרופסור משפחה להנדסה בטופטס. "כחלבון, משי מתאים את עצמו היטב לכימיה מודולרית – היכולת 'לחבר' רכיבים פונקציונליים שונים על פיגום טבעי."



קישור לכתבת המקור – 2022-09-23 19:16:56

Share on facebook
Facebook
Share on twitter
Twitter
Share on linkedin
LinkedIn
Share on telegram
Telegram
Share on whatsapp
WhatsApp
Share on email
Email
פרסומת
X-ray_Promo1

עוד מתחומי האתר