Грибы, известные как природные «утилизаторы» мертвой органики, готовы к карьере в медицине. Ученые из Университета Юты исследуют необычный материал — живые грибы, которые в будущем могут стать основой для продвинутых биомедицинских пластырей и каркасов для восстановления человеческих тканей.
Живой гидрогель
В центре внимания исследователей оказался Marquandomyces marquandii — распространенный вид почвенной плесени. Чтобы применять материал в биомедицине, например, для восстановления кожи или хрящей, он должен иметь сложную, многослойную структуру. В то время как многие инженеры создают синтетические аналоги, этот гриб формирует нужную структуру естественным путем, буквально «выращивая» ее сам.
Основой организма является не видимая глазу плесень, а сеть нитей, называемая мицелием. Именно эта волокнистая, слоистая сеть делает гриб перспективным биоматериалом. «Они будут расти вечно, пока вокруг достаточно питательных веществ… Мы могли бы использовать многие из этих особенностей», — отмечает миколог Брин Дентингер.
Уникальные свойства грибного материала
Главной проблемой многих изучаемых грибных гидрогелей была их хрупкость и быстрое высыхание. Однако M. marquandii показал впечатляющие результаты: при выращивании в жидкой питательной среде он образует гель, способный удерживать до 83% воды.
Но самое удивительное — это его слоистая структура. «То, что вы видите здесь, — это гидрогель с несколькими слоями, которые имеют разную пористость», — объясняет ведущий автор исследования Атул Агравал. Ученые наблюдали чередующиеся слои с пористостью 40%, 90% и 70%. Предполагается, что такие различия возникают из-за изменения стратегии роста гриба, а это значит, что структуру материала можно контролировать, меняя условия его выращивания.
Перспективы и препятствия
Основу мицелия составляет хитин — биосовместимый полимер, похожий на тот, что содержится в панцирях ракообразных. «Теоретически его можно использовать в качестве шаблона для биомедицинских применений или можно попытаться минерализовать его и создать костный каркас», — говорит инженер-материаловед Стивен Нейлвей.
Это открывает путь к созданию «пластырей» для лечения ожогов или имплантатов для замены хрящей. Однако до появления таких технологий в клиниках пройдет немало времени. Хотя прямой вред M. marquandii для человека не известен, хитин может вызывать аллергические реакции. Ученым предстоит провести множество экспериментов, чтобы убедиться в полной биобезопасности материала.
«Насколько нам известно, это первый отчет о том, что вид мицелия достигает таких гидрогелеподобных свойств… что позиционирует M. marquandii как новый и перспективный материал», — подводит итог научная группа. Исследование, стоящее на стыке микологии и инженерии, может в будущем перевернуть подход к восстановлению человеческого тела.
