Revolūcija laboratorijā: pētnieki izstrādā dzīvībai līdzīgus, sintētiskos audus!

Revolūcija laboratorijā: pētnieki izstrādā dzīvībai līdzīgus, sintētiskos audus!

Starptautiska pētnieku komanda ir izstrādājusi ievērojamu sintētisko audumu, kas ir gan stabils, gan plūstošs. Šis novatoriskais izgudrojums, publicēts 2025. gada 27. februārī žurnālā Dabas sakari tika publicēts tika veikts Ķīles Kristiana Albrehta universitātes (CAU) vadībā. Sintētiskie audi sastāv no miljoniem sintētisko šūnu, kuru pamatelementi ir ūdens pilieni, ko ieskauj dubults lipīdu slānis.

Pētnieki ir izveidojuši rudimentārus šūnu tīklus, kuriem ir daudzas īpašības, kas līdzīgas dzīviem bioloģiskiem audiem. Šīs “šūnas” ir aptuveni 30 tūkstošdaļas milimetra lielas, un tām piemīt mehāniskas īpašības, kas atgādina dzīvas šūnas. Molekulārie motori pieliek spēkus membrānai, atdarinot fizioloģisko procesu, kas notiek dabiskajās šūnās. Šī eksperimentālā mīmika atgādina spēkus, ko peld baktēriju karogs var iedarboties, lai pārvietotu šūnas sintētiskajās struktūrās.

Inovācijas membrānu izpētē

Sintētiskajiem audiem varētu būt svarīga loma dabisko šūnu tīklu izpētē. Plāns ir integrēt proteīnus membrānās, lai radītu elektrisko potenciālu. Šim pētījumam varētu būt ilgtermiņa pielietojums, jo īpaši medicīnas jomā. Iespējamie turpmākie pielietojumi ietver medicīnisko implantu pārklāšanu ar mākslīgajiem audiem, lai veicinātu dzīšanas procesu. Ir arī apsvērumi par to, kā šīs membrānas varētu nodrošināt ar olbaltumvielu vai ogļhidrātu savienojumiem, lai simulētu ķermeņa struktūras imūnsistēmai.

Kā redzams no membrānas izpētes vēsturiskā konteksta, tādi nozīmīgi pētnieki kā Everts Gorters un F. Grendels aprakstīja pamatus, kas noveda pie Gortera-Grendela šūnu membrānas modeļa. Viņu pētījumi 20. gadsimta 20. gados sniedza būtisku ieskatu lipīdu divslānī, ko satur hidrofobās mijiedarbības. Gan dabiskajām, gan sintētiskajām membrānām ir atšķirīgas sarežģītības un funkcionalitātes atšķirības. Lai gan biomembrānas sastāv no dažādiem lipīdiem, olbaltumvielām un ogļhidrātiem, sintētisko lipīdu divslāņu struktūra bieži ir vienkāršāka un optimizēta īpašiem lietojumiem, piemēram, zāļu piegādei vai kā modeļi pētniecībā.

Sintētiskā auduma nākotnes izredzes

Jaunā izstrāde ne tikai parāda neironu implantu potenciālu bojātu nervu šūnu vietā, bet arī izmantošanas iespējas reģeneratīvajā medicīnā. Sintētiskajām sistēmām ir dažas priekšrocības, taču to funkcionalitāte un dinamika ir mazāk pielāgojama nekā dabiskajām biomembrānām. Šīs atšķirības izriet no to veidošanās veida un to mijiedarbības ar vidi.

Rezumējot, sintētisko audu pētījumu sasniegumi ne tikai atklāj membrānas bioloģiju, bet arī paver daudzsološas perspektīvas turpmākiem lietojumiem medicīnā un biotehnoloģijā. Kamēr vadošo zinātnieku, piemēram, Gortera un Grendela, pētījumi lika pamatus, pašreizējā Ķīles universitātes komanda ir panākusi membrānu izpēti nākamajā līmenī un radījusi iespaidīgas iespējas tālākai bioloģisko sistēmu izpētei.