Pânza de păianjen ar putea revoluționa medicina. Cum este folosită în tratarea rănilor și eliberarea medicamentelor

Pânza de păianjen este apreciată pentru rezistența, elasticitatea și biodegradabilitatea sa. Oamenii de știință au cercetat-o pentru a-i găsi posibile utilizări în administrarea controlată a medicamentelor, tratarea arsurilor și regenerarea țesuturilor.

Pânza de păianjen este studiată pentru răni, medicamente și implanturi. Foto: Magnific.com

Cercetările din ultimele decenii au arătat că mătasea de păianjen, apreciată pentru rezistență, elasticitate și biodegradabilitate, ar putea avea aplicații importante în medicină, de la administrarea controlată a medicamentelor până la tratarea rănilor și regenerarea țesuturilor.

De la pânza lui Spider-Man la medicina modernă

Un profesor de științe farmaceutice de la Universitatea din Iowa a explicat modul în care oamenii de știință încearcă să valorifice aceste proprietăți. Aliasger K. Salem a arătat, într-un articol publicat de „The Conversation”, cum ar putea fi transformată această performanță biologică a păianjenilor într-un instrument al medicinei moderne.

Autorul cercetării a făcut referire și la evoluția personajului Spider-Man (Omul-Păianjen), pentru a arăta diferența dintre tehnologia imaginară folosită de supererou și performanța biologică reală a păianjenilor. În filmele anterioare, Peter Parker, adică Spider-Man, proiecta un fluid sintetic cu ajutorul unor dispozitive mecanice montate la încheieturi. În „Spider-Man: Brand New Day”, film lansat la 31 iulie 2026, personajul începe să producă pânza în interiorul corpului și să o proiecteze direct din încheieturi.

„Schimbarea transformă o tehnologie familiară a supereroului într-o abilitate biologică și scoate în evidență proprietățile spectaculoase ale mătăsii de păianjen”, a arătat profesorul Aliasger K. Salem.

Cercetătorul a precizat că oamenii nu pot produce și proiecta mătase de păianjen din propriul corp, asemenea personajului de film. Materialul real este însă studiat de zeci de ani datorită rezistenței, elasticității și potențialului său de a fi adaptat pentru aplicații medicale și tehnologice.

Pânza de păianjen, testată pentru medicamente și regenerarea țesuturilor

Profesorul Aliasger K. Salem a explicat că cercetătorii nu recoltează, în general, mătasea direct de la păianjeni. În schimb, genele responsabile de producerea acesteia sunt introduse în bacterii sau în alte tipuri de celule, care fabrică proteine de mătase modificate. Oamenii de știință le pot transforma apoi în particule, pelicule, geluri, fibre și structuri poroase, adaptate unor posibile utilizări medicale.

„Ca cercetător în administrarea medicamentelor și ingineria tisulară, văd o lecție esențială în mătasea de păianjen: performanța unui material nu depinde numai de componentele sale, ci și de modul în care oamenii de știință le procesează și le organizează. În loc să recolteze mătasea de la păianjeni, cercetătorii studiază acest material prin introducerea genelor sale în bacterii sau în alte celule”, a arătat profesorul.

În administrarea medicamentelor, mătasea poate funcționa ca un rezervor biodegradabil, care păstrează substanța activă și o eliberează treptat în organism. Într-un studiu de laborator, particulele obținute din mătase de păianjen modificată au eliberat molecule mici într-un ritm aproape constant timp de aproximativ două săptămâni. Cercetătorii au analizat și folosirea particulelor și gelurilor din mătase pentru medicamente pe bază de proteine, precum insulina și tratamentele cu anticorpi.

„Aceste sisteme sunt încă experimentale, dar arată cum un material biodegradabil ar putea proteja un medicament și controla eliberarea sa. Mătasea poate forma și o structură tridimensională temporară, care oferă celulelor spațiul necesar pentru a se fixa, a crește și a se organiza în timpul refacerii țesuturilor”, a explicat Aliasger K. Salem.

În funcție de leziune, o asemenea structură poate acoperi o rană a pielii sau poate fi implantată în organism pentru a uni ori umple o zonă de țesut deteriorat. Studiile realizate pe animale au testat mătasea recombinantă de păianjen pentru acoperirea arsurilor, iar cercetările de laborator au analizat structuri concepute pentru a susține dezvoltarea celulelor și regenerarea nervilor.

Echipa profesorului Salem a aplicat principii asemănătoare în realizarea unor structuri sintetice imprimate 3D pentru regenerarea osoasă. Acestea oferă susținere fizică țesuturilor și transportă instrucțiuni genetice menite să stimuleze celulele din apropiere să producă semnale care favorizează dezvoltarea vaselor de sânge și refacerea țesuturilor.

Ce este pânza de păianjen

Specialistul arată că pânza de păianjen nu este un fir uniform, ci o structură complexă, construită din mai multe tipuri de mătase, fiecare având un rol distinct. Unele fire formează cadrul și „spițele” pânzei, altele alcătuiesc spirala elastică și lipicioasă care reține prada, iar altele sunt folosite pentru fixare, protejarea ouălor, adăposturi sau fire de siguranță.

„Mătasea de păianjen este materialul pe care păianjenii îl produc pentru a construi pânzele. Pânza este arhitectura realizată din acest material, la fel cum oțelul este un material, iar podul este o structură. Toți păianjenii produc mătase, deși mulți dintre ei nu construiesc pânze pentru a captura hrana”, a explicat profesorul Aliasger K. Salem.

Păianjenii care țes pânze circulare încep prin întinderea unui fir între două suprafețe, apoi îl întăresc și adaugă firele radiale, care se întâlnesc într-un punct central. Ulterior, construiesc o spirală temporară, asemănătoare unei schele, peste care așază spirala lipicioasă destinată capturării insectelor.

Pânza are și rolul unui sistem de transmitere a informațiilor. Atunci când o insectă lovește firele, vibrațiile se propagă prin întreaga structură și îi permit păianjenului să localizeze prada.

Mătasea este alcătuită în principal din proteine mari, numite spidroine, ale căror lanțuri combină secțiuni rigide cu porțiuni flexibile. Această structură îi conferă atât rezistență, cât și capacitatea de a absorbi energia în timpul întinderii. Mătasea produsă de păianjenul de scoarță al lui Darwin este un exemplu remarcabil: raportată la volum, poate absorbi înainte de rupere de peste zece ori mai multă energie decât Kevlarul.

Păianjenul nu păstrează în corp fire gata formate, ci proteine concentrate într-un lichid pe bază de apă, depozitat în glandele abdominale. Pe măsură ce lichidul trece printr-un canal îngust, apa este eliminată, iar modificările de pH, de concentrație a ionilor și forțele mecanice aliniază proteinele și le transformă într-o fibră solidă. Procesul are loc la temperatura mediului, fără căldura intensă sau solvenții agresivi folosiți frecvent la fabricarea fibrelor sintetice.