Inspirado pela Mãe Natureza:os mexilhões do mar resistem facilmente às ondas mais tempestuosas. Eles se agarram à superfície com fios de proteína. Os pesquisadores da Empa estão usando essa propriedade para uma nova cola de tecido para o tratamento de feridas. Crédito:Pixabay
Se o músculo cardíaco estiver danificado, reparar o órgão constantemente ativo é um desafio. Os pesquisadores da Empa estão desenvolvendo um novo adesivo para tecidos inspirado na natureza, que é capaz de reparar lesões no tecido muscular. Eles aproveitaram a incrível capacidade dos mexilhões marinhos de aderir a qualquer tipo de superfície.
Em costas varridas pelo vento e pelas ondas, mexilhões marinhos aderem estoicamente às rochas, barcos e molhes. Com superpoderes que rivalizam com os do Homem-Aranha, o pé do mexilhão segura a superfície, como suas glândulas produzem fios finos que, ao contrário da seda de aranha, permanecem firmes sob a água e ainda assim altamente elásticos. Duas proteínas, mfp-3 e o mfp-6 particularmente sulfuroso, são componentes desta seda marinha. Como proteínas estruturais, eles são especialmente interessantes para a pesquisa biomédica por causa de suas fascinantes propriedades mecânicas e sua biocompatibilidade.
Condições desafiadoras
Pesquisadores do laboratório "Biomimetic Membranes and Textiles" da Empa em St. Gallen fizeram uso dessas propriedades. A equipe de Claudio Toncelli estava procurando uma cola de tecido biocompatível que aderisse ao coração batendo enquanto permanecia elástica, mesmo sob as condições mais desafiadoras. Afinal, se o tecido do músculo cardíaco estiver danificado, por exemplo, por um ataque cardíaco ou doença congênita, as feridas devem ser capazes de curar, mesmo que o músculo continue a se contrair.
"Na realidade, o colágeno é uma base adequada para uma cola para feridas, uma proteína que também é encontrada no tecido conjuntivo e tendões humanos, "diz Toncelli. Por exemplo, a gelatina consiste em colágeno reticulado que seria muito atraente para um adesivo de tecido. “A estrutura da gelatina já se aproxima muito de algumas das propriedades naturais do tecido conjuntivo humano, "acrescenta. No entanto, o hidrocolóide não é estável à temperatura corporal, mas se liquefaz. Portanto, a fim de desenvolver um material adesivo que possa conectar com segurança áreas feridas em órgãos internos, os pesquisadores tiveram que encontrar uma maneira de incorporar propriedades adicionais à gelatina.
O novo biopolímero com proteínas de mexilhão exibe uma microestrutura fina, mas robusta, por meio de microscopia eletrônica de varredura com aumento de 1000 vezes (colorido). Crédito:Empa
O adesivo de tecido feito de proteína de mexilhão é capaz de se adaptar às melhores estruturas de superfícies complexas, como mostra a impressão de um molde de fundição em forma de coração (colorido). Crédito:Empa
Sob pressão
"O pé musculoso dos mexilhões excreta fios fortemente adesivos, com o qual o mexilhão pode aderir a todos os tipos de superfícies na água, "explica Toncelli. Nesta seda do mar, várias proteínas interagem fortemente. Inspirado pela solução da natureza para lidar com forças turbulentas debaixo d'água, os pesquisadores equiparam biopolímeros de gelatina com unidades químicas funcionais semelhantes às das proteínas da seda marinha mfp-3 e mfp-6. Assim que o gel de seda do mar de gelatina faz contato com o tecido, as proteínas estruturais se reticulam entre si e garantem uma conexão estável entre as superfícies da ferida.
Os pesquisadores já investigaram o quão bem o novo hidrogel realmente adere em experimentos de laboratório que geralmente são usados para definir padrões técnicos para a chamada força de ruptura. "O adesivo de tecido pode resistir a uma pressão equivalente à pressão sanguínea humana, "diz o pesquisador da Empa Kongchang Wei. Os cientistas também puderam confirmar a excelente compatibilidade do novo adesivo com os tecidos em experimentos de cultura de células. Eles agora estão se esforçando para avançar na aplicação clínica da" cola de mexilhão ".
