Descoperirea s-a întâmplat, așa cum întâmplă atâtea descoperiri, întâmplător.
Adam Jakus, apoi cercetător postdoctoral în știința materialelor de la Universitatea Northwestern, a lucrat cu „cerneala” biologică pe care laboratorul său o folosește pentru ovarele tipărite 3D. La începutul acestui an, cerneala de țesut a fost folosită cu succes pentru a construi ovare care funcționau efectiv, ceea ce a dus la nașterea unor pui de șoareci sănătoși. Stând sub capota de fum a laboratorului, Jakus a bătut peste container, vărsându-l pe banca laboratorului. Când a mers să-l curețe, acesta formase o foaie solidă.
"S-a simțit minunat", a spus Jakus. „Dacă faceți un biomaterial nou și nu îl puteți ridica sau se destramă atunci când îl ridicați, este inutil.
„Am făcut ca această lampă să se stingă -„ putem face asta cu toate celelalte țesuturi cu care lucrăm în laboratorul nostru ”.”
Așa că Jakus și colegii săi s-au gândit la testarea ipotezei sale. Au vărsat intenționat cerneala sau au turnat-o în forme pentru a crea foi plate. Au testat diferite tipuri de cerneluri bio, realizate cu diferite organe sau țesuturi. Pentru organe, s-au îndreptat către măcelarii locali din Chicago, cumpărând inimile de porci, ficatele de porci și diverse carne musculare. Pentru a crea cernelurile, acestea au „decelularizat” organele sau țesuturile, ceea ce înseamnă că au îndepărtat celulele, lăsând în urmă proteinele structurale cunoscute sub numele de matrice extracelulară. Acest proces a fost deja bine stabilit din activitatea laboratorului cu imprimarea 3D. Organele decelularizate au fost apoi uscate într-o pulbere și combinate cu un polimer, apoi turnate în hârtie.
Lucrările rezultate conțin urme de substanțe chimice și arhitectura proteică a organelor din care au fost făcute. Hârtiile pentru inimă își păstrează o parte din „memoria inimii”, ca să zic așa. Acest lucru înseamnă că lucrările au potențialul de a stimula celulele din apropiere să se comporte în moduri specifice. Acest lucru ar putea duce la o varietate de utilizări, pe care mai multe laboratoare de la Northwestern le-au investigat.
Un laborator de știință a reproducerii la universitate a testat hârtia țesutului ovarian pentru a crește foliculi ovarieni (celule care produc ouă și hormoni). Foliculii cultivati pe hartie au produs cu succes hormonii corecti. În teorie, o fâșie de hârtie ovariană ar putea fi implantată sub pielea unei femei care și-a pierdut funcția hormonală din cauza bolii sau chimioterapiei, restabilind potențial funcția hormonală și fertilitatea ei.
Hârtiile ar putea de asemenea să ajute ovarele tipărite 3D să facă saltul de la șoareci la oameni. Ovarele de șoareci au un sac de grăsime în jurul lor, ceea ce face ușor să implantezi un ovar tipărit 3D în interiorul unui corp de șoarece. Oamenii nu au acest sac gras, astfel încât implantarea unui ovar ar fi mult mai dificilă. Dar hârtiile de hârtie ar putea fi folosite pentru a face un sac artificial pentru a implanta apoi un ovar tipărit 3D, spune Jakus.
Hârtiile de țesut muscular pot ajuta, de asemenea, la vindecarea și reconstrucția rănilor.
„Chirurgii plastici au spus că vor fi perfecti pentru repararea și regenerarea mușchiului facial”, spune Jakus. „Este subțire, deci este perfect pentru mușchii plani și complicați ai feței.”
Acest lucru ar putea ajuta persoanele ai căror mușchi faciali au fost deteriorați de traume sau chirurgie plastică afectată, spune Jakus, precum și pentru copiii care s-au născut cu defecte congenitale ale feței.
Hârtiile de țesut se simt asemănătoare cu aluatul filozil, spune coautorul studiului Ramille Shah, șeful laboratorului în care Jakus a avut vărsarea accidentală. Când sunt uscate, pot fi stivuite la frigider sau congelator. Ele pot fi chiar pliate de multe ori - Jakus le-a împăturit în păsări mici de origami. Când sunt ude, hârtiile nu se desprind cum ar face hârtia imprimantei, ci pot fi rulate, pliate, tăiate și cusute.
Medicina regenerativă - crearea de noi organe și țesuturi prin imprimarea 3D și alte tehnici - a fost sursa de multă emoție în ultimii ani. De asemenea, a generat unele controverse, criticii întrebându-se dacă promisiunile sale sunt depășite, deoarece adevărata utilitate pentru oameni poate fi de mai mulți ani pe drum.
Jakus spune că următorul pas pentru noile lucrări va fi testarea pe animale. El estimează că unele hârtii de țesut, în special hârtiile musculare, ar putea fi utilizate în sălile de operație în termen de cinci ani. O utilizare umană pentru hârtiile ovarelor ar putea dura încă câțiva ani, spune el. În 20 de ani, Jakus spune că ar dori să vadă hârtiile de țesut folosite în combinație cu tehnologia de imprimare 3D pentru a crea structuri biologice complexe. De exemplu, un os imprimat 3D ar putea fi înconjurat de mușchi de hârtie țesut și nervi, recreând un picior grav deteriorat într-un accident. Există, de asemenea, potențialul de a folosi într-o zi tehnologia de imprimare 3D și hârtiile țesutului împreună pentru a face organe complete pentru transplant.
„Crearea hârtiei țesutului a fost relativ ușoară”, spune Jakus. "Partea grea este cu adevărat despre testarea lor."
Cercetarea a fost publicată la începutul acestei luni în revista Advanced Functional Materials .
