Новые перспективные материалы на основе рекомбинантного и регенерированного шелка для медицины и конструкционных тканей

Abstract

Одним из наиболее прочных природных материалов является паутина. Прочность ее нитей может достигать 1.3–1.5 ГПа, что сопоставимо с прочностью стали. Энергия ее разрушения достигает огромных значений 194–283 МДж/м3 , поэтому текстиль на основе паучьих нитей может найти применение в изготовлении композиционных элементов для летательных аппаратов и автомобилей. Волокна паука обладают высокой биосовместимостью, поддерживают жизнеспособность клеток и обладают антибактериальными свойствами и не вызывают иммунного ответа. Таким образом, они могут быть использованы для изготовления трехмерных пористых клеточных каркасов для целей тканевой инженерии. К несомненным достоинствам волокон паука относится то, что они не плавятся. Поэтому текстильные изделия из паучьего шелка можно использовать для изготовления армейской экипировки. К сожалению, производить паучий шелк с помощью массового разведения пауков невозможно. В связи с этим ведется разработка его синтетических аналогов с помощью технологии рекомбинантной ДНК. С целью создания отечественной технологии изготовления искусственного шелкового волокна и медицинских материалов в данном обзоре приводятся основные работы в области исследования реологических свойств растворов спидроина (основной материал паутины) и фиброина шелка, показывающие, как структурные превращения спидроина, индуцированные изменением pH, содержанием соли и напряжением сдвига, определяют его способность к самоорганизации в водных растворах. Приводится анализ важнейших работ в области мокрого, сухо-мокрого формования и электроформования волокон, а также сравнение механических свойств волокон рекомбинантного спидроина с соответствующими показателями природных волокон паука. Значительные успехи, достигнутые в последнее время в этой области, позволяют перейти к созданию волокнистых материалов нового поколения.