قارچ‌ها زیاد تر برای برگشت دادن مواد آلی مرده به زمین شناخته خواهد شد، اما دانشمندان مواد در حال بازدید این نوشته می باشند که آیا روزی می‌توانند به شکل هیدروژل‌های اختصاصی به بدن ما در ترمیم زخم‌ها پشتیبانی کنند یا خیر.

یک هیدروژل برای ایفای نقش در محیط‌های زیست‌پزشکی به ساختاری چندلایه همانند پوست، غضروف و ماهیچه‌های خودمان نیاز دارد. در حالی که برخی از مهندسان در حال کار بر روی نسخه‌های مصنوعی می باشند که زیست‌شناسی را پیروی می‌کنند، دانشمندان دانشگاه یوتا(Utah) هیدروژلی را اشکار کرده‌اند که به معنی واقعی کلمه زندگی خودش را دارد.

«مارکواندومایسس مارکواندی» (Marquandomyces marquandii)، طوری رایج از کپک خاک و کاندیدای امیدوارکننده‌ای برای این کار است. این قارچ مقداری دچار بحران هویت شده می بود، چون به نادرست به گفتن «Paecilomyces marquandii» طبقه‌بندی می‌شد، تا این که در سال ۲۰۲۰ به نام تازه خود تحول نام داد و به زودی امکان پذیر بتواند نقش «هیدروژل زیست‌یکپارچه» را به رزومه‌ خود اضافه کند.

هیدروژل‌های زیستی یکپارچه (Bio-integrated hydrogels) از ارگانیسم‌هایی ساخته خواهد شد که می‌دانیم ساختارهای شبکه‌ای پیچیده و متقاطعی را راه اندازی خواهند داد که امکان پذیر بتوانند جانشین بافت‌های نرم خود ما شوند.

آتول آگراوال (Atul Agrawal)، مهندس دانشگاه یوتا و نویسنده‌ مهم این مطالعه می‌گوید: هیدروژل‌ها به علت توانمندیشان در پیروی دقیق از خواص ویسکوالاستیک بافت‌های نرم، به گفتن جایگزینی امیدوارکننده برای کاربردهایی در بازسازی و مهندسی بافت، داربست‌های کشت سلولی، زیست‌رآکتورهای سلولی و دستگاه‌های پوشیدنی در نظر گرفته خواهد شد.

در حالی که ما زیاد تر با قارچ‌ها و کپک‌های پُرزی آشنا هستیم، اینها در واقع قسمت‌های تشکیل مثلی ارگانیسم می باشند. قارچ‌ها عمدتاً از شبکه‌ای از رشته‌ها به نام میسلیوم (mycelium) راه اندازی شده‌اند که طبق معمولً در اعماق خاک، چوب یا برای مثال آووکادوی قدیمی در ته ظرف میوه شما نهان خواهد شد. همین شبکه‌ فیبری و لایه‌ای است که قارچ‌ها را به این چنین ماده‌ زیستی شوق‌انگیزی برای اکتشاف تبدیل کرده است.

برین دنتینگر (Bryn Dentinger)، قارچ‌شناس موزه تاریخ طبیعی یوتا می‌گوید: همانطور که آنها به سمت جلو رشد می‌کنند، دیواره‌هایی عرضی را تشکیل می‌کنند که سپس یک رشته زیاد طویل را به سلول‌های منفرد زیاد بسیاری تقسیم می‌کنند. آنها تا وقتی که مواد مغذی کافی در اطراف وجود داشته باشد، برای همیشه رشد خواهند کرد. چیزهای بسیاری وجود دارد که می‌توانیم از این رفتارها که واقعاً به طور کامل بازدید نشده‌اند، منفعت‌برداری کنیم.

قارچ‌های دیگر برای پتانسیل خود به گفتن هیدروژل‌های زیست‌پزشکی آزمایش شده‌اند، اما زیاد تر زیاد شکننده یا زیاد سریع خشک شده‌اند. این مورد در رابطه «M. marquandii» صدق نمی‌کرد، چرا که هنگامی با منفعت گیری از روش تخمیر مایع ثابت رشد کرد، هیدروژلی راه اندازی داد که قادر به نگه داری تا ۸۳ درصد آب می بود.

«آگراوال» با اشاره به یکی از کلونی‌های قارچی که در یک فلاسک شیشه‌ای پر از محیط کشت مایع زرد رنگ در حال رشد است، می‌گوید: آنچه در اینجا می‌بینید، هیدروژلی با چند لایه است. با چشم غیرمسلح قابل مشاهده است و این لایه‌های چندگانه تخلخل‌های متغیری دارند. به این علت لایه بالایی نزدیک به ۴۰ درصد تخلخل دارد و سپس نوارهای متناوبی با تخلخل ۹۰ درصد و ۷۰ درصد وجود دارد.

آنها گمان می‌کنند که این لایه‌های گوناگون از تغییرات در شدت رشد و استراتژی ناشی خواهد شد. به گفتن مثال، جایی که قارچ‌ها به سطح محیط رشد رسیدند، تخلخل آن کمترین می بود، احتمالا به این علت که رشد جانبی را در برتری قرار می‌داد. این بدان معناست که دانشمندان می‌توانند شرایط رشد، همانند فراهم اکسیژن و دما را تحول دهند تا ریزساختار هیدروژل را بسته به آنچه امکان پذیر برای آن منفعت گیری شود، بهینه کنند.

استیون نالوی(Steven Naleway)، مهندس مواد دانشگاه یوتا می‌گوید: این مورد به طور خاص توانست این لایه‌های بزرگ و گوشتی «میسلیوم» را رشد دهد که همان چیزی است که ما به آن علاقه‌مندیم. «میسلیوم» در درجه اول از کیتین(chitin) ساخته شده است که همانند به چیزی است که در صدف‌ها و اسکلت خارجی حشرات وجود دارد. زیست‌سازگار است، اما این چنین بافتی زیاد اسفنجی است.

او گفت: در تئوری می‌توانید از آن به گفتن الگویی برای کاربردهای زیست‌پزشکی منفعت گیری کنید یا می‌توانید تلاش کنید آن را معدنی کنید و یک داربست استخوانی تشکیل کنید.

قارچ «M. marquandii» به گفتن یک عامل زیان اور برای انسان شناخته نشده است، اما مطالعات حیوانی مشخص می کند که «کیتین» حاضر در کپک امکان پذیر عکس العمل‌های آلرژیک نادری را تشکیل کند.

از نظر دیگر، «M. marquandii» می‌تواند به رشد برخی از گیاهان پشتیبانی کند. به این علت آزمایش‌های زیاد بیشتری ملزوم است تا ببینیم این قارچ‌های خاکی چه مقدار می‌توانند با بافت زنده کنار همراه شوند.

محققان می‌گویند: تا آنجا که ما می‌دانیم، این اولین گزارش از یک گونه «میسلیوم» است که در شرایط رشد غوطه‌ور به این چنین خواص هیدروژل‌مانندی دست یافته است و «M. marquandii» را به گفتن یک ماده تازه و امیدوارکننده برای کاربردهای زیست‌پزشکی معارفه می‌کند.

این پژوهش در مجله The Minerals, Metals & Materials Society انتشار شده است.