Svila kot material v regenerativni medicini

28. april 2016
dr. Nataša Drnovšek

Svilo poznamo kot unikaten tekstil, katerega korenine segajo več kot 5000 let v preteklost. Zaseda pomembno mesto v zgodovini. Nekoč je veljala, podobno kot zlato, za simbol bogastva in po njej so celo imenovali trgovsko pot med vzhodom in zahodom. Njene edinstvene mehanske lastnosti, sijaj in njen nežen občutek na koži, so pripeljale v razvoj tekstilne industrije, razširjene dandanes po celem svetu. Vendar pa je svila tudi več kot to. V zadnjih dveh desetletjih se je zaradi velikega napredka v biologiji, biokemiji, genetiki in materialih njena uporaba razširila na povsem nova področja. Zaradi izjemnih mehanskih, optičnih in termičnih lastnostih jo uporabljajo pri razvoju visokotehnoloških izdelkov v optiki in elektroniki, predvsem pa je zasedla pomembno mesto pri razvoju novih biomaterialov, t.j. materialov, ki jih uporabljamo v regeneretivni medicini za obnovo poškodovanih ali obolelih delov človeškega telesa.

In kje tiči skrivnost svile? Sestavljena je iz proteinov, fibroina in sericina, ki ju iz svojih žlez izločajo nekatere žuželke, sviloprejke in pajki. Najbolj znana je sviloprejka Bombyx mori, ki se uporablja v tekstilni industriji. Žuželke iz svojih žlez iztisnejo nit, ki ji fibroin daje mehansko stabilnost, sericin pa služi kot nekakšno lepilo, da se nit lažje oblikuje v kokon. Svilene niti so se v medicini že dolgo nazaj uporabljale za šivanje in celjenje ran, vendar je bila zaradi občasnega negativnega imunskega odziva biokombatibilnost svile do pred kratkim vprašljiva, dokler niso znanstveniki ugotovili, da je krivec za možen negativen imunski odziv le sericin. Če torej odstranimo sericin, dobimo biokompatibilen fibroin, ki ga telo ne zavrača in ki po svojih mehanskih lastnostnih prekaša mnoge druge naravne biomateriale, kot so kolagen, želatina, fibrin. Fibroin je tudi biorazgradljiv, kar pomeni da se v telesu sčasoma razgradi.

Zaradi vseh naštetih lastnosti se je uporaba fibroina iz svile razširila tudi na področje tkivnega inženirstva, ki omogoča obnovo močno poškodovanih tkiv s pomočjo matičnih celic. Pri tem pa igrajo biomateriali v obliki ogrodij oz. nosilcev zelo pomembno vlogo. Celice za svoj razvoj in rast namreč potrebujejo podlago ali 3D okolje, v katerem lahko med seboj komunicirajo in ki omogoča izmenjavo hranil. Ogrodje nudi ustrezno (začasno) mehansko oporo in se v telesu sčasoma, po obnovi lastnega tkiva, razgradi. Fibroin je tako postal eden izmed pomembnih materialov pri razvoju ogrodij za regeneracijo kosti, vezi, kit, hrustanca in žil. V obliki niti lahko služi tudi kot vodilo za regeneracijo živcev in ker tudi kožne celice lepo rastejo na njegovi podlagi, je primeren tudi za regeneracijo kožnega tkiva, npr. po opeklinah. V zadnjih letih pa se je zaradi prosojnosti fibroina in njegove odlične propustnosti za kisik razvoj pomaknil celo k regenerativni medicini očesa. Fibroin v obliki umetne leče, napolnjene z zdravili, ki se z razgradnjo počasi sproščajo iz leče, lahko služi za regeneracijo poškodovane očesne mrežnice.

Na spodnjih slikah je prikazan primer fibroinskega ogrodja za regeneracijo hrustančnega tkiva, pripravljenega na Institutu »Jožef Stefan«. Pore, ki so na desni sliki (večja povečava) dobro vidne, služijo za naselitev in rast celic, stene por iz fibroina pa dajejo vsadku mehansko stabilnost. V telesu s pomočjo encimov razpadejo, nadomesti pa jih novonastala kost, ki jo zgradijo kostne celice.

In še zanimivost: v Aziji uporabljajo ženske svilene kokone v kozmetiki. Kokon namočijo v topli vodi, da odtopijo sericin in tako dobijo nekakšno fibroinsko vatko, s katero si čistijo obraz. Takšen tretma naj bi čistil pore in pomlajeval kožo. In ker je fibroin zasedel zelo pomembno mesto v sodobni regenerativni medicini, je tudi v tem starem receptu mogoče kaj resnice.

Prispevek je bil originalno objavljen v novičniku Od ust do ust, ki ga izdaja sponzor ZnC Ustna medicina

Nataša Drnovšek, raziskovalka na Odseku za nanostrukturne materiale, IJS. V laboratoriju razgrajuje sviloprejkine kokone in jih pretvarja v nosilce za matične celice.