Дослідники з Університету Юти створили гідрогель із живого ґрунтового гриба Marquandomyces marquandii, здатного утримувати до 83% вологи. Новий матеріал має багатошарову структуру, подібну до м’яких тканин людини, що відкриває перспективи використання у тканинній інженерії, біореакторах та навіть у розробці штучної шкіри. Про це повідомляє медіа про науку, технології та здоров’я КРВ.медіа з посиланням на текст дослідження.
Що таке гідрогелі
Гідрогелі — це матеріали, які можуть утримувати великі об’єми води, і при цьому мають структуру, подібну до м’яких тканин людського організму. Вони застосовуються в регенеративній медицині, як основа для вирощування клітин, а також у створенні біосумісних імплантатів і носимих пристроїв.
На відміну від синтетичних аналогів, гідрогелі на основі живих організмів мають природну багатошарову структуру. Це дозволяє їм краще імітувати властивості шкіри, хрящів або м’язів. Саме тому дослідження у цій сфері активно розвивається, і науковці шукають нові біоматеріали.
Marquandomyces marquandii: гриб, що створює гідрогель сам
У центрі нового дослідження — гриб Marquandomyces marquandii, раніше відомий як Paecilomyces marquandii. Його повторно класифікували у 2020 році, виділивши в окремий рід. Виявилось, що за умов вирощування в поживному рідкому середовищі без перемішування (так званої стаціонарної рідкої ферментації) цей гриб утворює багатошарову гелеподібну масу, яка нагадує структуру шкіри.
Вчені з Університету Юти виявили, що вирощений у середовищі на основі картопляного бульйону гриб формує гідрогель із вмістом вологи до 83%. Такий рівень вологозбереження наближає властивості матеріалу до природного середовища людських тканин, що критично для регенерації шкіри та загоєння ран.
Цей матеріал має шари з різною пористістю — верхній шар має близько 40% пористості, тоді як нижні змінюються між 70% і 90%. Різниця виникає через зміну умов росту: коли гриб досягає поверхні рідкого середовища, його стратегія розвитку змінюється. Це означає, що дослідники можуть цілеспрямовано впливати на структуру гідрогелю, змінюючи рівень кисню, температуру або склад середовища.
Переваги міцелію
Основна маса грибів — це не капелюшки чи спори, а міцелій: волокниста структура, що утворює складну мережу в ґрунті або органічних залишках. Саме міцелій є основою гідрогелю, який досліджували в Юті.
Як зазначив інженер-матеріалознавець Стівен Налуей, міцелій на 90% складається з хітину — біополімеру, що також входить до складу панцирів ракоподібних і комах. Хітин — біосумісний матеріал, який водночас має губчасту структуру, здатну зберігати форму та вологу.
Це відкриває нові можливості: від шаблонів для регенерації тканин до каркасів для вирощування кісткової тканини. Дослідники відзначають, що у певних умовах гідрогель з міцелію стає видимим навіть неозброєним оком, а його шари можна адаптувати для різних біомедичних потреб.
Можливості застосування та потенційні обмеження
Попри високий потенціал, до клінічного застосування ще далеко. Зараз тривають дослідження взаємодії грибного гідрогелю з живими тканинами. Відомо, що M. marquandii не є патогенним для людини, однак деякі сполуки в його складі можуть викликати алергічні реакції у тварин.
Необхідно також перевірити, чи не порушить впровадження міцелію баланс мікрофлори або імунну відповідь організму. Позитивним фактором є те, що цей гриб вже використовується в аграрному секторі для стимулювання росту рослин, що свідчить про його потенційну екологічну безпечність.
Автори дослідження зазначають: «Наскільки нам відомо, це перше повідомлення про міцеліальний вид, що демонструє властивості гідрогелю за умов зануреного вирощування. Це позиціонує M. marquandii як перспективний матеріал для біомедичних застосувань».
