צוות של כימאים וביו-מהנדסים באוניברסיטת רייס ובאוניברסיטת יוסטון השיגו אבן דרך משמעותית בעבודתם ליצור חומר ביולוגי שניתן להשתמש בו לגידול רקמות ביולוגיות מחוץ לגוף האדם. פיתוח של תהליך ייצור חדש ליצירת הידרוג'לים ננו-סיביים מיושרים יכול להציע אפשרויות חדשות להתחדשות רקמות לאחר פציעה ולספק דרך לבחון מועמדים לתרופות טיפוליות ללא שימוש בבעלי חיים.
צוות המחקר, בראשותו של ג'פרי הרטגרינק, פרופסור לכימיה וביו-הנדסה, פיתח הידרוג'לים מבוססי פפטידים המחקים את המבנה המיושר של רקמות השרירים והעצבים. יישור הוא קריטי לפונקציונליות של הרקמות, אך זוהי תכונה מאתגרת להתרבות במעבדה, מכיוון שהיא כרוכה בשורה של תאים בודדים.
במשך יותר מעשר שנים, הצוות מעצב פפטידים מולטי-דומיין (MDPs) המורכבים בעצמם לננו-סיבים. אלה דומים לחלבונים הסיבים המצויים באופן טבעי בגוף, בדומה לקוי עכביש בקנה מידה ננומטרי.
במחקר האחרון שלהם, שפורסם באינטרנט והוצג על שער כתב העת ACS Nano, גילו החוקרים שיטה חדשה ליצירת "אטריות" ננו-סיבי MDP מיושרות. על ידי המסה תחילה של הפפטידים במים ולאחר מכן הוצאתם לתמיסה מלוחה, הם הצליחו ליצור ננו-סיבי פפטידים מיושרים – כמו חוטי חבל מעוותים קטנים מתא. על ידי הגדלת ריכוז היונים, או המלח, בתמיסה וחזרה על התהליך, הם השיגו יישור גדול עוד יותר של הננו-סיביים.
"הממצאים שלנו מוכיחים שהשיטה שלנו יכולה לייצר ננו-סיבי פפטיד מיושרים המנחים ביעילות את צמיחת התאים בכיוון הרצוי", הסביר הסופר הראשי אדם פארשיד, שקיבל לאחרונה את הדוקטורט שלו. בביו-הנדסה מבית רייס. "זהו צעד מכריע לקראת יצירת רקמות ביולוגיות פונקציונליות ליישומי רפואה רגנרטיבית."
אחד הממצאים המרכזיים של המחקר היה תגלית בלתי צפויה: כאשר היישור של ננו-סיבי הפפטיד היה חזק מדי, התאים כבר לא התיישרו. חקירה נוספת העלתה שהתאים צריכים להיות מסוגלים "למשוך" את ננו-סיבי הפפטיד כדי לזהות את היישור. כאשר הננו-סיביים היו קשיחים מדי, התאים לא היו מסוגלים להפעיל את הכוח הזה ולא הצליחו לסדר את עצמם בתצורה הרצויה.
לתובנה זו על התנהגות התא יכולה להיות השלכות רחבות יותר על הנדסת רקמות ועיצוב ביולוגי. הבנה כיצד תאים מקיימים אינטראקציה עם חומרים אלה בקנה מידה ננו, עשויה להוביל לאסטרטגיות יעילות יותר לבניית רקמות."
ג'פרי הרטגרינק, פרופסור לכימיה וביו-הנדסה
מחברי מחקר נוספים מ-Rice כוללים Ph.D במחלקה לכימיה. הבוגרים טרייסי יו וקרסון קול, הסטודנט לתואר שני ג'וזף סוויין, והחוקר לתואר ראשון אדם תומאס. חוקר ביו-הנדסה לתואר ראשון ג'ונתן מחול, הסטודנט לתואר שני אריק גרסיה הויטרון ופרופסור ק' ג'יין גרנד-אלן היו גם מחברי המחקר. צוות החוקרים מאוניברסיטת יוסטון כולל Ph.D. הסטודנט כריסטיאן זבאלוס-דלגאדו, עוזר המחקר סאג'דה סעידיפרד, עוזר המחקר מנמוהאן סינג ופרופסור להנדסה קיריל לארין.
עבודה זו נתמכה בחלקה על ידי מענקים מהמכונים הלאומיים לבריאות (R01DE021798, R01EY022362, R01HD095520, R01EY030063), הקרן הלאומית למדע (2129122), הקרן הלאומית למחקר מלגת לימודים ו-Welch Foundation (C-2141) . התוכן במהדורת חדשות זו הוא באחריות הכותבים בלבד ואינו מייצג בהכרח את הדעות הרשמיות של הארגונים המממנים.
