Регенеративная медицина срочно нуждается в высокоэффективных клеях, которые являются биосовместимыми - хорошо переносятся организмом, в котором они используются. Это можно использовать для лечения поверхностных кожных ран или для исключения использования пластин и винтов для переломов костей. В будущем биологические адгезивные белки могут не только прилипать к костным фрагментам, но и позволять кости расти вместе.
Биотехнологический процесс производит подводный клей из мидий
Работая вместе в группах Uni-Cat профессора доктора Недилько Будиса из ТУ Берлина, проф. Д-р Хольгер Доббек из HU Berlin и проф. Д-р Андреас Возможный, тем временем, в Университете Байройта, открыл биотехнологический процесс, с помощью которого можно производить биологический подводный клей из мидий. Недавно запатентованный процесс был только что описан в журнале ChemBioChem.
Супер клей удерживает мидии на земле
Мидии в основном живут в приливных и шельфовых районах океана. Там они должны противостоять сильным течениям и соленой воде. Они используют супер клей, чтобы держаться на дне океана. Это также должно работать в условиях низкой воды, когда кровати мидий больше не покрыты водой. С помощью этого клея живая оболочка может удерживаться практически на всех поверхностях. На своей ноге она перерезает нитки, которые состоят из белкового клея. Наиболее важным компонентом этого белкового клея является аминокислота 3,4-дигидроксифенилаланин, или, если коротко, «ДОФА».
Перепрограммированные кишечные бактерии
«Для производства этих белков мидий мы используем кишечные бактерии, которые мы перепрограммировали», - объясняет профессор Недилько Будиса. «Это наш химический завод, с помощью которого мы производим супер клей». Прежде всего, в Escherichia coli вводится особый фермент, который был получен из бактерии Methanocaldococcus jannaschii и модифицирован исследователями. Затем модифицированная кишечная бактерия питается аминокислотой ONB-DOPA (орто-нитробензил-DOPA). ONB-DOPA защищает дигидроксифенильные группы, ответственные за сильный адгезивный эффект. Это похоже на наклейку, самоклеющаяся поверхность которой покрыта защитной пленкой. Перепрограммированная бактерия теперь включает эту аминокислоту «защитной пленки» в белки, и вы получаете адгезивный белок,чьи точки склеивания все еще защищены. Только после того, как защищенный адгезивный белок удален из бактерий и очищен, защитные группы удаляются с помощью света определенной длины волны (365 нм). Образно говоря, адгезивный белок теряет свою защитную пленку, его адгезивные точки активируются, и белок можно использовать в качестве адгезива.
Просто включите адгезивные свойства
Производство или обогащение адгезивных белков мидий еще не решено удовлетворительно: выделение этих органических клеев из мидий и других природных источников неэффективно и дорого. Только от 10000 до 1 грамма этого супер клея можно получить из 10000 мидий. Кроме того, адгезивный белок не может быть получен из мидий однородно. Каждая партия отличается. Другим недостатком является то, что адгезивный белок мидии должен использоваться практически сразу из-за его хороших адгезивных свойств. Новый запатентованный процесс, разработанный учеными Uni-Cat, может привести к значительным улучшениям: увеличению урожайности, предотвращению страданий животных, более однородному продукту, адгезивные свойства которого могут быть включены.
Революция костной хирургии и заживление ран
Два ученых из группы Budisa хотят исследовать эту экологически чистую идею. «Эта стратегия предлагает новые способы производства мокрых клеев на основе DOPA для использования в промышленности и биомедицине с потенциалом революционизировать операции на кости и заживление ран», - сказали Кристиан Шипп и доктор. Матиас Хауф убежден. Чтобы реализовать свою бизнес-идею, они хотят использовать лаборатории «Инкулаб», побочной лаборатории кластера превосходства Uni-Cat в TU Berlin.
Профессор Рейнхард Шомекер, инициатор лаборатории побочного производства "Inkulab", доволен: "Именно для таких инновационных идей мы основали Inkulab вместе с берлинской экономикой. Научно-деловое положение Берлин чрезвычайно обогащается такими фондами компаний, как этот. Вся Германия извлекает выгоду из этого предпринимательского духа ». (Юп)