REVOLUCIONARNA MREŽA?

Čudesne moći paukova koje bi mogle da promijene tok medicine

Paukovi prave mrežu tako što upredaju tečni protein u svilu koja je čvršća od čelika, ali izuzetno fleksibilna
310 pregleda 0 komentar(a)
pauk, Foto: Shutterstock.com
pauk, Foto: Shutterstock.com
Ažurirano: 29.05.2016. 15:44h

Još od stare Grčke, različite kulture liječile su rane tako što su ih trljale paukovim nitima, verujući da će na taj način spriječiti gubitak krvi i infekcije.

Profesor Fric Folrat drži paukove u luksuznom smještaju na krovu Univerziteta Oksford. Desetine nezgrapnih zglavkara, pripadnika roda Nephila, prekrivaju tavanicu nekadašnje staklene bašte, baškare se pod tropskom vlagom i između bujnog lišća, a svojim složenim mrežama hvataju poslastice iz uvijek prisutnih rojeva muva.

Poslije 40 godina rada s paukovima, njemački zoolog razvio je duboko poštovanje prema njihovim gotovo čudesnim moćima.

Paukovi prave mrežu tako što upredaju tečni protein u svilu koja je čvršća od čelika, ali izuzetno fleksibilna.

Folratov cilj je da iskoristi paukove moći za upotrebu u ljudskom tijelu i proizvodi implantate od paukove mreže koji bi mogli da unesu revoluciju u regenerativnu medicinu.

Kao student Univerziteta Oksford 60-tih godina prošlog vijeka, Folrat je u početku proučavao golubove, ali ga je radoznalost ubrzo odvela do paukova i njihovim mreža, oblasti koja je bila prilično zanemarena u akademskim istraživanjima.

“Njihova mreža ima složenu, geometrijsku strukturu, a proizvode je od izuzetno prefinjenog materijala. Ne možete da se ne zapitate kako to funkcioniše i prema kojim pravilima”, kaže Folrat.

Prvu studiju o paukovima objavio je 1976. godine, nakon čega je uslijedilo niz revolucionarnih istraživanja u kojima se bavio jedinstvenim karakteristikama i funkcijama njihovih mreža. Istraživanja na terenu vodila su ga na razne strane, pa je tako stigao do Paname i Papue Nove Gvineje, gdje je istraživao egzotične vrste s rijetkim kvalitetima.

“Mnogo vremena sam proveo samo sjedeći na stolici u šumi i posmatrajući paukove šta rade kako bih razumio njihovo ponašanje”, kaže on. “Ako otkrijete primjerak sa neobičnom mrežom, možete da ga secirate kako biste vidjeli žlijezdu koja luči protein i vidite na koji način se vlakna upredaju.”

Posljedica njegovih otkrića su različite saradnje.

Blisko je sarađivao sa arhitektama radi osmišljavanja zgrada zasnovanih na mrežama, a učestvovao je i u projektima za izradu mreža za hvatanje svemirskog otpada. Američka vojska ga je angažovala da ispita kako različite vrste droga, uključujući i LSD, utiču na paukovo pletenje mreže.

Primjena u medicini

Primjena u oblasti medicine možda najviše obećava. Još od stare Grčke, različite kulture liječile su rane tako što su ih trljale paukovim nitima, vjerujući da će na taj način spriječiti gubitak krvi i infekcije. Folrat je testirao ovu tradiciju tako što je u nizu eksperimenata sa životinjama pravio zavoje od paukove mreže. Tada je shvatio da se besprekorno stapaju sa tkivom domaćina.

“Paukove niti su biokompatibilne tako da ih rana ne odbacuje”, kaže on. Pored toga su i biorazgradive, što znači da zavoj naprosto nestaje kako rana zarasta. Čak i kada niti nisu bile očišćene, već su samo uzete iz mreže, zatvarale su ranu i poslije toga nismo morali da ih odstranimo”, dodaje Folrat.

U sljedećoj fazi, Folrat je analizirao same niti odmah nakon izlučivanja. On je otkrio jedinstveni raspored proteinskih struktura u njima, koje su, kako se ispostavilo, otporne na pritisak i deformacije. To je i razlog jedinstvene snage i elastičnosti paukove mreže.

Saznao je da paukovi iz roda Nephila (zlatosvileni pauk tkač) proizvode sedam različitih vrsta vlakana, pri čemu svako ima različitu namjenu. Najčvršća su vlakna na kojima pauk visi i poslužila su kao model za novu vrstu biomedicinskog implantata.

Proizvodnja paukove svile u većim količinama nije bila moguća, zato što se od anesteziranih paukova može dobiti samo jedna nit, a uzgajanje arahnida je nemoguća misija zato što su kanibali

Proizvodnja paukove svile u većim količinama nije bila moguća, zato što se od anesteziranih paukova može dobiti samo jedna nit, a uzgajanje arahnida je nemoguća misija zato što su kanibali.

Zbog toga je Folrat pokušao da iskoristi snagu svilenih buba, čije larve, u industrijskom procesu gajenja i izlaganja vrelom vazduhu ili pari, proizvedu ukupno više od 150.000 tona svile godišnje. Ova metoda se koristi za proizvodnju luskuznih tkanina više od 5.000 godina, prvi put u Kini, u doba neolita.

Vlakna svilene bube, međutim, nisu tako čvrsta kao paukova, osim toga, sadrže otrovni lijepak zbog kojeg nijesu najpogodnija za primjenu u hirurgiji.

Cilj naučnika: Stvoriti implantat

Folrat je otkrio vrstu divljih svilenih buba, čije larve proizvode svilu sličnog proteinskog sastava kao kod pauka. Sekvencirao je te proteine i uporedio ih sa strukturom niti na kojoj visi pauk. Iz produkta ove vrste svilene bube uklonjen je toksični lepak, da bi zatim bio proizveden kao čvrst, čist materijal koji je Folratova kompanija Silk grup (pri Univerzitetu Oksford) nazvala Spidrex.

Njihov napredak je podstakao komercijalno interesovanje, pa je Folrat otvorio ogranak kompanije Oxford Biomaterials, koja se bavi razvojem za primenu u oblasti medicine. Analizirao je mogućnosti korišćenja “Spidrexa” za proizvodnju vještačkih kostiju, a takođe je testirao mogućnosti korišćenja za zavoje. Na kraju su istraživanja koncentrisali na zamjenu za koljena. Osnovali su novi ogranak pod nazivom Orthox, koja se bavi primjenom “Spidrexa” u proizvodnji materijala koji može da se oblikuje, a koji bi mogao da zamijeni hrskavicu i posluži kao biokompatibilna rešetka za tkivo koje se obnavlja.

Cilj naučnika je da stvore implantat koji bi u roku od pet godina zamijenila originalna hrskavica.

Trenutno se ovi implantati klinički ispituju, a Folrat je zadovoljan rezultatima. “Zadovoljni su i pacijenti i hirurzi”, kaže Folrat i vjeruje da će implantati biti široko dosupni do 2018. godine.

Mnogobrojna primena paukove mreže

Sličan koncept Folrat primenjuje i u oblasti regeneracije nerava, preko još jednog ogranka kompanije, pod nazivom Neurotex. Tim se nada da će na ovaj način moći da izliječi paralizu izazvanu teškim povredama kičme.

Gotovo svakodnevno se objavljuju rezultati novih istraživanja o mogućnostima primejne paučine u regenerativnoj medicini. Naučni timovi širom svijeta danas proizvode nove materijale koristeći niz kreativnih tehnika, kao što je ugradnja DNK pauka u koze, pa čak i korišćenje kvasaca za dobijanje svile.

Folratov tim radi na izradi kaciga za motocikliste, avionskih instrument-tabli i vojnih uniformi, a proučava i izuzetno efikasan proces tkanja paukove mreže radi korišćenja u hajtek-proizvodnji. Paukova mreža je već poslužila kao model za senzore zagađenja, a sintetička paukova mreža je sve popularnija u proizvodnji odjeće.

Poslije 40 godina rapidnog napretka, zoolog Folrat uvjeren je da je tek zagrebao po površini onog što bi stanari na krovu Univerziteta Oksford još mogli da pruže.

"Paukovi postoje milionima godina”, kaže Folrat. “Imamo još mnogo toga da naučimo od njih.”

Izvor: Nacionalna geografija