Revolūcija laboratorijā: Cau pētnieki attīsta inteliģentu audumu!

Revolūcija laboratorijā: Cau pētnieki attīsta inteliģentu audumu!

Kiel, Deutschland - Starptautiska pētījumu grupa ir izstrādājusi jaunu sintētisko audu, kas ir gan stabili, gan plūstoši. Pētījums, kas tika publicēts 2025. gada 27. februārī dabas komunikācija , ir kristiešu-albrechts -universitätä zu KaU vadībā). Sintētiskais audums sastāv no vairākiem miljoniem sintētisku šūnu, kuru pamatelementa pamatelements ir ūdens pilieni, kurus ieskauj dubultā lipīdu slānis. Šī konstrukcija ir līdzīga dabisko šūnu membrānai, kas tomēr ir sarežģītāka un satur specifiskus proteīnus, kas ļauj pārvadāt noteiktas molekulas.

Pētnieki ir izveidojuši rudimentāras šūnu grupas, kas atgādina bioloģiskos audus, kas dzīvo daudzu īpašību ziņā. Sintētiskās šūnas, kuru izmērs sasniedz apmēram 30 tūkstošus milimetrus, parāda mehāniskās īpašības, kas modelētas uz dzīvām šūnām. Molekulārie dzinēji vingro spēkus uz membrānas, kuras eksperimentāli modelē, izmantojot flagey baktēriju flagellum kustības. Šīs baktērijas arī spēj pārvietot šūnas kompozītā uz citām pozīcijām.

Pētniecības potenciāls un turpmākās lietojumprogrammas

Jaunajiem sintētiskajiem audiem varētu būt tālejoši pielietojumi. Tas ir modelis dabisko šūnu tīklu pārbaudei, un tam varētu būt nozīmīga loma olbaltumvielu integrācijā membrānās, lai radītu elektrisko potenciālu. Turpmākie pielietojumi ir iedomājami medicīnisko implantu jomā, kas ir pārklāti ar šādiem mākslīgajiem audiem, lai varētu uzlabot dziedināšanu. Vēl viena aizraujoša perspektīva ir neironu implanti, kas spētu aizstāt bojātus nervu audus.

Biomembrānu būtība un struktūra jau sen ir bijusi intensīvu pētījumu tēma. Vēsturiskie pētījumi, piemēram, Viljama Hewsona, kurš no 1760. līdz 1770. gadam pārbaudīja cilvēku asinis un eritrocītus, lika pamatus lipīdu dubultā slāņa izpratnei. Everts Gorters un viņa palīgs F. Grendels 1925. gadā publicēja lipīdu divslāņu modeli, kurā aprakstītas biomolekulāro struktūru būtiskās īpašības. Tāpēc biomembrānas ir sarežģītas un dinamiskas sistēmas, savukārt sintētiskie lipīdu dubultie slāņi satur noteiktu lipīdu izvēli, kas tika īpaši izstrādāti īpašām lietojumiem.

Biomolekulāro struktūru salīdzinājums

Kaut arī biomembrānas aktīvi veic aktīvas funkcijas, piemēram, transportēšanu, signāla pārraidi un šūnu sakarus, sintētiskos dubultos slāņus ir vairāk paredzēts īpašiem lietojumiem, piemēram, zāļu piegādei. Viņu stabilitāte un ierobežotā pielāgošanās spēja padara tos mazāk dinamiskus nekā dabiskie kolēģi. Biomembrānas, kas rodas no dabiskas pašorganizācijas ūdens vidē, aktīvi mijiedarbojas ar savu vidi. Šī mijiedarbība ir būtiska, lai uzturētu dzīves procesus, un parāda, kāpēc biomembranārās struktūras tiek uzskatītas par ļoti sarežģītām sistēmām.