Шелковые микрококоны помогут в лечении болезней

Ученые из Института им. Вейцмана в Израиле, Университетов Кембриджа, Оксфорда и Шеффилда в Великобритании и Швейцарской высшей технической школы Цюриха разработали микроскопические шелковые капсулы, которые могут использоваться в качестве защитной среды для хрупких белковых «грузов» при транспортировке лекарственных средств внутрь организма.

Эти капсулы имитируют структуру коконов тутового шелкопряда. Шелкопряды и пауки прядут свои эластичные волокна из натуральных белков, но эти белки имеют тенденцию свертываться после извлечения.

Что не дает натуральному белку слипаться

Протеины шелка в жидкой форме хранятся в железах шелкопряда до того, как он начинает создавать свои коконы. Чтобы сымитировать природный процесс структурирования белка в защитные капсулы, исследователи использовали принципы микрогидродинамики – науки, которая контролирует параметры потока жидкости на уровне микронов.

Они поместили белки, извлеченные из желез шелкопряда, в микроскопические каналы чипа, сделанного из кремниевого полимера, и «заставили» молекулы белка собираться в гелеподобный материал. Гель образовал микроскопические капсулы, внутри которых оставшаяся часть белка сохранилась в жидком состоянии, так же как и железах шелкопряда.

«Такие микрококоны могут сохранять нестабильный жидкий шелк в течение нескольких месяцев, не оказывая влияния на его функциональность, - отметили ученые. – Мы также продемонстрировали, что они обеспечивают эффективную инкапсуляцию, хранение и высвобождение других белков, склонных к агрегации, например, функциональных антител».

Прохождение гематоэнцефалического барьера

Контролируя вязкость раствора белка и силы, действующие на него, исследователи смогли контролировать форму капсул (круглых и вытянутых) и размер: от 300 нанометров до более 20 микрометров.

«Создание синтетических капсул – это сложный и энергоемкий процесс. В отличие от этого, шелковые капсулы легче производить, и для их производства необходимо меньше энергии. Кроме того, шелк – это биоразлагаемый материал» - отметили ученые.

Жесткие шелковые капсулы можно использовать для защиты чувствительных молекул, таких как антитела и другие белки, и транспортировки лекарственных средств или вакцин к внутренним органам. Кроме того, они могут помочь в разработке будущих методов лечения нейродегенеративных заболеваний, поскольку капсулы могут проникать через гематоэнцефалический барьер.

Так как капсулы поддаются биологическому разложению, их можно использовать в пищевой промышленности, чтобы включить здоровые частички масел в хлеб и другие продукты. Кроме того, они могут помочь для лечения кожи при ожогах и улучшения биологических имплантов.

Источник: https://www.israel21c.org/silk-micro-cocoons-will-transport-proteins-in-food-drugs/