用活真菌制成的繃帶可能是傷口愈合的未來(lái)

真菌以將死去的有機(jī)物送回地球而聞名，但材料科學(xué)家正在探索它們是否有朝一日能以特殊水凝膠的形式幫助我們的身體修復(fù)。

為了在生物醫(yī)學(xué)環(huán)境中發(fā)揮作用，水凝膠需要多層結(jié)構(gòu)，就像我們自己的皮膚、軟骨和肌肉一樣。雖然一些工程師正在研究模仿生物學(xué)的合成版本，但猶他大學(xué)的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一種真正有自己生命的水凝膠。

馬氏酵母 Marquandomyces marquandii是一種常見(jiàn)的土壤霉菌，也是這項(xiàng)工作的有前途的候選者。這種真菌有點(diǎn)身份危機(jī)，被錯(cuò)誤地歸類為馬氏青霉菌 Paecilomyces marquandii直到它成為重新分配到自己的屬2020 年。很快，它或許就能在簡(jiǎn)歷中加入“生物整合水凝膠”的作用。

生物整合水凝膠是由我們知道形成交聯(lián)、復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的生物體制成的，這些結(jié)構(gòu)可能能夠代替我們自己的軟組織。

“水凝膠被認(rèn)為是組織再生和工程、細(xì)胞培養(yǎng)支架、細(xì)胞生物反應(yīng)器和可穿戴設(shè)備應(yīng)用的有前途的替代品，因?yàn)樗鼈兡軌蛎芮心７萝浗M織的粘彈性特性，”寫主要作者、猶他大學(xué)工程師阿圖爾·阿格拉瓦爾 （Atul Agrawal）和他的合作者。

雖然我們最熟悉的是真菌的蘑菇和發(fā)霉的絨毛，但這些實(shí)際上是生物體的生殖部分。真菌主要由稱為菌絲體的細(xì)絲網(wǎng)絡(luò)組成，通常隱藏在土壤、木材或果盤底部的舊鱷梨深處。正是這種纖維狀的層狀網(wǎng)絡(luò)使真菌成為一種令人興奮的生物材料。

“當(dāng)它們向前生長(zhǎng)時(shí)，它們會(huì)鋪下這些橫壁，然后將一條非常長(zhǎng)的細(xì)絲劃分為許多很多單獨(dú)的細(xì)胞，”說(shuō)猶他州自然歷史博物館的真菌學(xué)家布林·丹廷格 （Bryn Dentinger）。“只要周圍有足夠的營(yíng)養(yǎng)，它們就會(huì)永遠(yuǎn)生長(zhǎng)......我們可以從這些行為中利用很多東西，但實(shí)際上還沒(méi)有得到充分探索。

其他真菌已經(jīng)被測(cè)試了作為生物醫(yī)學(xué)水凝膠的潛力，但它們往往被證明太脆或干得太快。但事實(shí)并非如此馬氏菌，當(dāng)使用固定液體發(fā)酵方法生長(zhǎng)時(shí)，形成能夠保留高達(dá) 83% 水的水凝膠。

“你在這里看到的是一種多層水凝膠，”說(shuō)Agrawal 指的是他在一個(gè)裝滿淡黃色液體培養(yǎng)基的玻璃燒瓶中種植的真菌菌落之一。

“它是肉眼可見(jiàn)的，而且這些多層具有不同的孔隙率。因此，頂層的孔隙率約為 40%，然后是孔隙率 90% 和孔隙率 70% 的交替帶。

他們懷疑這些不同的層是由生長(zhǎng)速度和策略的變化引起的：例如，當(dāng)真菌到達(dá)生長(zhǎng)介質(zhì)表面時(shí)，其孔隙率最低，可能是因?yàn)樗鼉?yōu)先考慮橫向生長(zhǎng)。這意味著科學(xué)家可以調(diào)整生長(zhǎng)條件，例如氧氣供應(yīng)和溫度，以優(yōu)化水凝膠的微觀結(jié)構(gòu)，具體取決于其用途。

“尤其是這個(gè)能夠長(zhǎng)出這些大而結(jié)實(shí)的菌絲體層，這就是我們感興趣的，”說(shuō)猶他大學(xué)材料工程師史蒂文·納爾韋。“菌絲體主要由甲殼素制成，甲殼素類似于貝殼和昆蟲(chóng)外骨骼中的菌絲體。它具有生物相容性，而且它也是高度海綿狀的組織。

“從理論上講，你可以將其用作生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的模板，或者你可以嘗試將其礦化并創(chuàng)建骨支架，”Naleway增加.

您的醫(yī)生可能需要很長(zhǎng)時(shí)間才能提供蘑菇皮作為燒傷治療或真菌生長(zhǎng)的髖關(guān)節(jié)置換術(shù)。馬氏菌已知對(duì)人類有害，但動(dòng)物研究表明霉菌中的幾丁質(zhì)可能會(huì)觸發(fā)罕見(jiàn)的過(guò)敏反應(yīng).

另一方面，馬氏菌能幫助一些植物生長(zhǎng).還需要更多的實(shí)驗(yàn)來(lái)了解這種土壤真菌與活組織的相處情況如何——我們不能冒險(xiǎn)出現(xiàn)這樣的情況最后生還者。

“據(jù)我們所知，這是第一份關(guān)于菌絲體物種在水下生長(zhǎng)條件下實(shí)現(xiàn)這種水凝膠樣特性的報(bào)告，定位馬氏菌作為生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的一種新穎且有前途的材料，“該團(tuán)隊(duì)寫.

這項(xiàng)研究發(fā)表在礦物、金屬和材料學(xué)會(huì)雜志.

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