Revolutsioon laboris: CAU teadlased arendavad intelligentset kangast!

Revolutsioon laboris: CAU teadlased arendavad intelligentset kangast!

Kiel, Deutschland - Rahvusvaheline uurimisrühm on välja töötanud uue sünteetilise kude, mis on nii stabiilne kui ka vedelik. Uuring, mis avaldati 27. veebruaril 2025 ajakirjas Nature Communications , on Christian-albrechts-Univers. Sünteetiline kangas koosneb mitmest miljonist sünteetilisest rakust, mille põhiline ehitusplokk on veepiisad, mis on ümbritsetud topeltkihiga lipiididest. See konstruktsioon sarnaneb loodusliku rakumembraaniga, mis on siiski keerulisem ja sisaldab spetsiifilisi valke, mis võimaldavad teatud molekulide transportimist.

Teadlased on loonud algelisi rakurühmi, mis sarnanevad paljude omaduste osas elavate bioloogiliste kudedega. Sünteetilised rakud, mille suurus on umbes 30 tuhat millimeetrit, näitavad mehaanilisi omadusi, mis on modelleeritud elavatele rakkudele. Molekulaarsed mootorid treenivad membraanil jõude, mis on eksperimentaalselt modelleeritud, kasutades hella bakterite flagellumi liigutusi. Need bakterid on võimelised liigutama ka komposiidi rakke muudesse positsioonidesse.

uurimispotentsiaal ja tulevased rakendused

Uuel sünteetilisel kudedel võib olla kaugeleulatuvaid rakendusi. See on mudel looduslike rakuvõrkude uurimiseks ja see võib mängida olulist rolli valkude integreerimisel membraanidesse elektripotentsiaali loomiseks. Tulevased rakendused on mõeldavad meditsiiniliste implantaatide valdkonnas, mis on kaetud selliste kunstkudedega, et võimaldada paranemist. Teine põnev perspektiiv on närviimplantaadid, mis suudaksid defektset närvikoe asendada.

Biomembraanide olemus ja struktuur on pikka aega olnud intensiivsete uuringute objektiks. Ajaloolised uuringud, nagu näiteks William Hewsonil, kes uurisid aastatel 1760–1770 inimese verd ja erütrotsüüte, panid aluse lipiidide topeltkihi mõistmiseks. Evert Gorter ja tema assistent F. Grendel avaldasid 1925. aastal Lipiid -kahekihilise mudeli, mis kirjeldab biomolekulaarsete struktuuride olulisi omadusi. Biomembraanid on seetõttu keerulised ja dünaamilised süsteemid, samas kui sünteetilised lipiidide topeltkihid sisaldavad määratletud lipiidide valikut, mis olid spetsiaalselt välja töötatud spetsiaalsete rakenduste jaoks.

biomolekulaarsete struktuuride võrdlus

Kuigi biomembraanid täidavad aktiivselt aktiivseid funktsioone nagu transport, signaali edastamine ja rakkude kommunikatsioon, on sünteetilised topeltkihid rohkem mõeldud spetsiaalseteks rakendusteks, näiteks ravimite kohaletoimetamiseks. Nende stabiilsus ja piiratud kohanemisvõime muudavad nad vähem dünaamilistest kui nende loomulikud kolleegid. Biomembraanid, mis tulenevad looduslikust iseorganiseerimisest vesilahus, suhtlevad aktiivselt nende keskkonnaga. Need koostoimed on eluprotsesside säilitamiseks üliolulised ja näitavad, miks biomembraanist struktuure peetakse väga keerukateks süsteemideks.