Stabilization of Recombinant Spider Silk Membranes for Storage – Evaluation of Chemical Stabilization and Hydrogel Encapsulation Approaches

Sammanfattning

Rekombinanta spindelsilkesmembran baserade på proteinet FN-4RepCT utgör en lovande klass av ultratunna, nanofibrillära biomaterial för cellodling och vävnadstekniska tillämpningar, med en unik kombination av mekanisk tålighet och proteinpermeabilitet. Ett grundläggande hinder för en bredare användning kvarstår: avsaknaden av en fungerande strategi för lagring och transport. I sin nuvarande form måste membranen förvaras i buffertlösning, eftersom dom spricker vid torkning, vilket begränsar möjligheterna till praktisk distribution och klinisk tillämpning. I denna avhandling utvärderas två komplementära strategier för att lösa denna utmaning: kemisk stabilisering, där fuktighetsbevarande ämnen används för att bevara membranets integritet vid torkning, samt hydrogelinkapsling, där alginat eller agar används som en skyddande matris för att upprätthålla en fuktig eller skyddande miljö under lagring. Fem kemiska ämnen — glycerol, sorbitol, polyetylenglykol (PEG-4000), etylenglykol och mineralolja — utvärderades under en 7-dagars torkningsperiod vid rumstemperatur, där membranets strukturella integritet bedömdes med ljusmikroskopi och vattenretentionstest. 86% v/v glycerol och 50% w/v sorbitol framträdde som de mest effektiva kemiska stabilisatorerna, 85% respektive 80% vid dag 7. Etylenglykol och mineralolja visade begränsad skyddseffekt. För hydrogelinkapsling visade alginatinkapslade membran, lagrade vid 4°C, en total integritetsgrad på 79% efter lagring. EDTA-medierad gelupplösning gav något bättre resultat (83%) jämfört med mekanisk borttagning (75%), och den vanligaste orsaken till skada var att membranen lossnade från inserten vid kanterna. Agar-inkapslade membran, som återhämtades genom mekanisk borttagning, visade en strukturell integritetsgrad på 0%, vilket indikerar att denna matrix var inkompatibel med membranbevarande under de testade förhållandena. Resultaten visar att både kemisk stabilisering och alginatinkapsling är genomförbara strategier för att förbättra stabiliteten hos FN-silkesmembran vid lagring, där glycerol eller sorbitol utgör de mest lovande kandidaterna för vidare utveckling. Resultaten utgör en grund för framtida optimering mot ett standardiserat membranformat lämpat för vävnadstekniska och kliniska tillämpningar.