Mantarlar genellikle ölü organik maddeyi toprağa geri kazandırmalarıyla bilinir. Ancak bilim insanları, bu organizmaların gelecekte özel hidrojel formunda insan vücudunun onarımına da yardımcı olabileceğini araştırıyor.
Biyomedikal alanlarda rol alabilmesi için bir hidrojelin, tıpkı insan derisi, kıkırdak ve kasları gibi çok katmanlı bir yapıya sahip olması gerekir. Bazı mühendisler biyolojiyi taklit eden sentetik versiyonlar üzerinde çalışırken, Utah Üniversitesi bilim insanları adeta kendi yaşam döngüsüne sahip bir hidrojel keşfetti.
Marquandomyces marquandii adındaki yaygın bir toprak küfü türü, bu iş için umut vadeden bir aday. Bu mantar, 2020'de kendi cinsine ayrılana kadar Paecilomyces marquandii olarak yanlış sınıflandırılmasıyla bir kimlik krizi yaşamıştı. Yakın zamanda biyolojik entegre hidrojel rolünü de üstlenebilir.
Biyolojik entegre hidrojel, birbirine kenetlenmiş karmaşık ağ yapıları oluşturan ve kendi yumuşak dokularımızın yerini alabilecek organizmalardan elde edilir.
Lead author Atul Agrawal, University of Utah'ta bir mühendis, ve çalışma arkadaşları, "Hidrojeller, yumuşak dokuların viskoelastik özelliklerini yakından taklit etme yetenekleri sayesinde, doku rejenerasyonu ve mühendisliği, hücre kültürü iskeleleri, hücre biyoreaktörleri ve giyilebilir cihazlar gibi uygulamalar için umut verici bir alternatif olarak kabul ediliyor." diye yazıyor.
Mantarları en çok şapkalı ve küflü halleriyle tanısak da, bunlar aslında organizmanın üreme organlarıdır. Mantarlar çoğunlukla, genellikle toprağın derinliklerinde, ahşabın içinde veya meyve kasesinin dibindeki o bayatlamış avokadonun içinde gizlenen miselyum adı verilen bir filament ağı oluşturur. Mantarların bu lifli, katmanlı ağı, onları keşfedilmesi heyecan verici bir biyomalzeme haline getiriyor.
Natural History Museum of Utah'tan mikolog Bryn Dentinger, "İleri doğru büyüdükçe, bu çapraz duvarları döşerler ve bu da çok uzun bir filamenti birçok, birçok bireysel hücreye ayırır. Yeterli besin olduğu sürece sonsuza dek büyürler… Bu davranışlardan henüz tam olarak yararlanılmamış çok şey var." diyor.
Biyomedikal hidrojel potansiyeli için başka mantarlar da test edildi, ancak genellikle çok kırılgan oldukları veya çok çabuk kurudukları ortaya çıktı. Ancak M. marquandii için durum böyle değildi. Sabit sıvı fermantasyon yöntemiyle yetiştirildiğinde, suyun %83'üne kadarını tutabilen bir hidrojel oluşturdu.
Agrawal, "Burada gördüğünüz çok katmanlı bir hidrojeli. Gözle görülebiliyor ve bu çoklu katmanların farklı gözeneklilikleri var. Yani üst katmanın yaklaşık %40 gözenekliliği var, ardından %90 ve %70 gözeneklilikte değişen bantlar geliyor." diyor ve büyüttüğü cam şişedeki sarımsı sıvı kültür ortamıyla dolu mantar kolonilerinden birini gösteriyor.
Bunun, büyüme hızı ve stratejisindeki değişikliklerden kaynaklandığı düşünülüyor: Örneğin, mantarın büyüme ortamının yüzeyine ulaştığı yerlerde, muhtemelen yana doğru büyümeyi önceliklendirdiği için gözenekliliği en düşüktü. Bu, bilim insanlarının, kullanım amacına bağlı olarak hidrojelin mikro yapısını optimize etmek için oksijen tedariği ve sıcaklık gibi yetiştirme koşullarını ayarlayabileceği anlamına geliyor.
Utah Üniversitesi malzeme mühendisi Steven Naleway, "Özellikle bu, ilgilendiğimiz büyük, sağlam miselyum katmanları oluşturabildi. Miselyum çoğunlukla deniz kabukları ve böcek dış iskeletlerindekilere benzer kitinden oluşur. Biyouyumlu olmasının yanı sıra, oldukça süngerimsi bir doku." diyor.
Naleway, "Teorik olarak, bunu biyomedikal uygulamalar için bir şablon olarak kullanabilir veya mineralize ederek bir kemik iskelesi oluşturmaya çalışabilirsiniz." diye ekliyor.
Doktorunuzun yanık tedavisi için mantar derisi veya mantar gübreli bir kalça protezi sunması uzun zaman alacaktır. M. marquandii'nin insanlara zararlı olduğu bilinmiyor, ancak hayvan çalışmaları, küflerdeki kitinin nadir alerjik reaksiyonları tetikleyebileceğini gösteriyor.
Diğer yandan, M. marquandii bazı bitkilerin büyümesine yardımcı olabilir. Bu toprak mantarının canlı dokuyla ne kadar iyi anlaşabileceğini görmek için daha birçok deney gerekecek – örneğin The Last of Us gibi bir senaryoyu riske atamayız.
Ekip, "Bildiğimiz kadarıyla, bu, daldırma büyüme koşulları altında bu tür hidrojel benzeri özellikler elde eden ilk miselyum türü raporudur ve M. marquandii'yi biyomedikal uygulamalar için yeni ve umut verici bir malzeme olarak konumlandırmaktadır." diye yazıyor.
Bu araştırma, The Journal of The Minerals, Metals & Materials Society'de yayımlanmıştır.
