محققان موفق به تولید پروتئین مصنوعی ماهیچه شده‌اند که می‌تواند در الیاف مصنوعی بکار گرفته شود تا لباس‌های محافظ، ایمپلنت‌های پزشکی و پروتزهای مصنوعی از آن ساخته شود.
اگر تحقیقات جدید در دانشگاه “واشنگتن در سنت لوئیس” با موفقیت به پایان برسد، “پیراهن عضلانی” ممکن است به زودی معنای کاملاً جدیدی پیدا کند.
محققان این دانشگاه راهی برای استفاده از باکتری‌ها به منظور تولید پروتئین‌های مصنوعی ماهیچه پیدا کرده‌اند که سپس می‌توانند برای تولید لباس‌های محافظ، وسایل محافظتی، ایمپلنت‌های پزشکی و پروتزها به الیاف تبدیل شوند.
انسان‌ها در ساخت مواد مصنوعی برای هر شغلی که به آنها نیاز داریم، عالی هستند. اما سابقه چندین میلیارد ساله طبیعت در این امر به این معنی است که این کارها اغلب قبلاً انجام شده و نتیجه بهتری دارد. ماهیچه‌ها یک مثال از این موضوع هستند. ماهیچه‌های مصنوعی ساخته شده از موادی مانند پلیمرها، لاستیک و فیبر کربن قدرت خود را ثابت کرده‌اند، اما ساخت آنها دشوار است و به هر حال با همتایان طبیعی خود مقایسه می‌شوند. بنابراین محققان برای این مطالعه جدید تصمیم گرفتند از این برتری طبیعت به نفع خود استفاده کنند.
“فوژونگ ژانگ”، سرپرست این مطالعه می‌گوید: ما به این فکر کردیم که چرا مستقیماً عضلات مصنوعی نسازیم؟ اما ما قصد نداشتیم آنها را از حیوانات برداشت کنیم، بلکه برای انجام این کار از میکروب‌ها استفاده کردیم.
ماهیچه‌های طبیعی از سه پروتئین اصلی تشکیل شده‌اند و محققان روی یکی از این پروتئین‌ها موسوم به “تیتین” تمرکز کرده‌اند. “تیتین” پروتئینی است که مانند فنر عمل می‌کند و به عضلات حالت ارتجاعی می‌بخشد. اما مشکل این است که “تیتین” در واقع بزرگترین پروتئین شناخته شده تاکنون است که تولید مصنوعی آن را مشکل می‌کند.
نتیجه نهایی، الیافی است که محکم و قوی، اما هنوز هم انعطاف‌پذیر هستند و می‌توانند انرژی مکانیکی را به عنوان گرما پراکنده کنند. این ویژگی می‌تواند این ماده را برای وسایل محافظتی مانند جلیقه‌های ضد گلوله مفید کند.
محققان برای حل این مشکل، باکتری‌هایی را طراحی کردند که می‌توانند پروتئین‌های بزرگتر را از بخش‌های کوچک بسازند. بنابراین “تیتین” با این روش می‌تواند به الیافی با عرض ۱۰ میکرومتر تبدیل شود.
در واقع، محققان ادعا می‌کنند که این ماده حتی از کِولار نیز سخت‌تر است و از آنجا که از پروتئین مشابه با بافت عضلانی طبیعی ساخته شده است، زیست سازگار است و می‌تواند برای بخیه و سایر موارد در بدن انسان نیز مناسب باشد.
“ژانگ” می‌گوید: تولید این الیاف می‌تواند ارزان و مقیاس‌پذیر باشد و کاربردهای بسیاری دارد.
محققان می‌گویند در آینده این باکتری‌های تولید کننده پروتئین می‌توانند برای ساخت انواع دیگر پلیمرها برای طیف وسیعی از کاربردهای دیگر استفاده شوند.
محققان مرکز تحقیقات دستگاه‌های پزشکی “SFI” از دانشگاه ملی “گالوی”(Galway) ایرلند نشان داده‌اند که چگونه راه رفتن ساده می‌تواند یک ایمپلنت درمانی را فعال کرده و سرعت بهبود بیماری‌های ماهیچه‌ای اسکلتی افزایش دهد.
این تحقیقات به گسترش طیف جدیدی از دستگاه‌های محرک کمک می‌کند. این دستگاه‌ها امکان کنترل فرآیند بازسازی بافت‌های اسکلتی ماهیچه‌ای به وسیله‌ی تحریک الکتریکی را فراهم می‌کنند و می‌توان از آنها برای درمان آسیب‌دیدگی تاندون و آسیب‌های ناشی از ورزش بدون استفاده از دارو یا محرک خارجی استفاده کرد.
دکتر “مانوس بیگز”(Manus Biggs)، محقق اصلی این تحقیقات می‌گوید: یکی از هیجان‌انگیزترین بخش‌های مطالعات ما این است که می‌توان از این دستگاه‌ها برای افزایش سرعت بهبود تاندون‌های آسیب‌دیده به خصوص در ورزشکاران استفاده کرد.
محققان در این مطالعه بررسی کردند که آیا ترکیب درمان‌های الکتریکی و ورزش می‌تواند به بهبود فرآیند درمان تاندون آسیب‌دیده کمک کند یا خیر. آنها دریافتند که بازسازی سلول‌های مرتبط با تاندون را می‌توان با استفاده از تحریک الکتریکی که توسط دستگاه‌های قابل کاشت در بدن ایجاد می‌شود کنترل کرد. انرژی مورد نیاز این دستگاه‌ها را می‌توان به کمک فعالیت و حرکات بدنی فراهم کرد.
دکتر “مارک فرناندز”(Marc Fernandez) می‌گوید: درمان موفقیت‌آمیز تاندون آسیب دیده جزو چالش‌های مهم علم پزشکی است.
تحقیقات ما نشان می‌دهد که کشش ایجاد شده در ایمپلنت هنگام راه رفتن باعث به وجود آمدن بار الکتریکی در ناحیه آسیب دیده شده و به این ترتیب فرآیند بازسازی تاندون آغاز می‌شود.
دکتر فرناندز افزود: ما دستگاهی قابل کاشت تولید کرده‌ایم که از نظر الکتریکی فعال است و می‌تواند ترمیم تاندون آسیب دیده را کنترل کند. ما در این تحقیقات کیفیت عملکرد درمانی دستگاه را با بهبود ساختار و سازگاری بیولوژیکی آن افزایش دادیم.
در این دستگاه محرک از پارچه‌ای مشابه تور استفاده می‌شود که ماده‌ی پیزوالکتریک نام دارد. این پارچه زمانی که کشیده می‌شود یا تحت فشار مکانیکی قرارمی‌گیرد برق تولید می‌کند. جنس آن از نانوالیافی به ضخامت یک هزارم موی انسان است.
به گفته‌ی دکتر بیگس، انتظار می‌رود چنین دستگاهی که انرژی خود را از طریق حرکات بدن تامین می‌کند و می‌تواند بهبود آسیب‌دیدگی تاندون را سرعت بخشد بر سایر دستگاه‌های احیاکننده به خصوص در زمینه‌ی ورزشی تاثیر قابل توجهی بگذارد. این دستگاه‌ها مقرون به صرفه هستند و کاشت آنها در بدن آسان است.
منبع: ایسنا