Pajkova svila je idealen biomaterial za različne nosilce, saj ne povzroča zavrnitvenih reakcij v telesu (prej omenjena biokompatibilnost ali biozdružljivost), ne povzroča vnetnih reakcij in je razgradljiva.

V biomedicini tako lahko na nosilce, ki jih oblikujemo iz pajkove svile (spletene kot različne mreže ali niti), nasadimo celice in ta tkivnoinženirski presadek presadimo na mesto poškodbe.

Svila se preizkuša tudi kot sredstvo za šivanje ran in kot vodilo za rast živcev po poškodbah, ki se ne zarastejo. Zanimiva je tudi za regeneracijo žil (opornice za zdravljenje anevrizem), kosti, kože, hrustanca, vezi in kit.

Proteini - osnovni gradniki svile
Svilene niti poleg pajkov predejo tudi sviloprejke, škorpijoni, pršice in razne muhe. Proteini, osnovni gradniki svile, nastajajo v posebnih žlezah, izločajo pa jih epitelne celice. Po zgradbi se svila med različnimi organizmi lahko zelo razlikuje. Najbolje proučena je svila sviloprejk (Bombyx mori) in pajkov (Nephila clavipes in Araneus diadematus). Zgradba svile je na neki način zelo enostavna, saj so osnovne enote vezane v ponovljivo zaporedje, kar daje svili tudi točno določeno strukturo.

Kako pajek proizvaja svilene niti?
Pajkova svila je lahka, raztegljiva in hkrati močnejša kot jeklo. Znanstvenike je vedno zanimalo, kako lahko pajki tako hitro proizvajajo velike količine svile, iz katere spletajo mrežo. Osnovna gradbena enota pajkovih niti so proteini, imenovani spidroini. Ob sintezi niti spidroini iz topne oblike prehajajo v trdno. Proces poteka na sobni temperaturi in ob veliki hitrosti. Kako ta proces poteka, so pred nekaj dnevi razložili raziskovalci iz Švedske, Latvije, Kitajske in ZDA v članku, ki so ga objavili v reviji PLOS Biology.

Spidroini so proteini sestavljeni iz 3500 aminokislin (osnovne gradbene enote proteinov). Pri nastanku niti iz topnih proteinskih enot, ki so v pajkovih žlezah, so najpomembnejši njihovi konci. Gonilo polimerizacije proteinskih enot je razlika v pH-ju. V notranjosti žleze je namreč kisel gradient pH. Žleza se začne z ozkim repom in se razširi v večji osrednji del, ki se na drugem koncu konča s cevastim izvodilom. Znano je, da se svila tvori na točno določenem mestu v izvodilu.

Ključna je kislost
Z mikroelektrodami so izmerili pH na različnih mestih v žlezi. Ugotovili so, da se pH zniža z nevtralnih 7,6 na kislih 5,7 pri izvodilu. Padec pH-ja je mnogo večji, kot so pričakovali. Ta gradient nastaja zaradi delovanja encima, imenovanega karbonska anhidraza, ki pretvarja ogljikov dioksid in vodo v bikarbonat in vodikove ione ter tako ustvarja kislo okolje.

Konec proteinov, imenovan N-terminalni del, se povezuje z drugimi molekulami na začetku voda, stabilnost pa se povečuje, ko se znižuje pH. Drugi konec proteinov, imenovan C-terminalni del, pa se destabilizira z višanjem kislosti okolja in se počasi razvija, dokler pri pH 5,5 ne tvori značilne strukture svile.

Tako se proteini najprej povežejo med seboj, nato pa sprememba strukture na C-terminalnemu delu sproži hitro polimerizacijo spidroinov v vlakna. Zanimivo je, da je struktura C-terminalnega dela zelo podobna amiloidnim vlaknom, ki jih najdemo v možganih pri ljudeh z alzheimerjevo boleznijo. Poleg razumevanja, kako pajki proizvajajo svilo in možnosti proizvodnje biomimetičnih svilenih vlaken, ta odkritja ponujajo tudi vpogled v razvoj alzheimerjeve bolezni.

Dr. Mojca Jež, univ. dipl. biotehnologinja