Odkrycie nastąpiło, tak jak wiele odkryć, przez przypadek.
Adam Jakus, wówczas doktor habilitowany nauk o materiałach na Northwestern University, pracował z biologicznym „atramentem”, który jego laboratorium wykorzystuje do drukowania jajników w 3D. Na początku tego roku tusz bibułkowy był z powodzeniem wykorzystywany do budowy jajników, które faktycznie funkcjonowały, prowadząc do narodzin zdrowych myszy. Stojąc pod wyciągiem laboratoryjnym Jakus przewrócił pojemnik i rozlał go na stół laboratoryjny. Zanim poszedł go posprzątać, uformował się solidny arkusz.
„Czuł się świetnie” - powiedział Jakus. „Jeśli zrobisz nowy biomateriał i nie będziesz mógł go podnieść lub rozpadnie się, gdy go podniesiesz, będzie to bezużyteczne.
„Miałem zapaloną żarówkę -„ możemy to zrobić za pomocą wszystkich innych tkanek, z którymi pracujemy w naszym laboratorium ”.”
Jakus i jego koledzy przystąpili do testowania swojej hipotezy. Celowo rozlali atrament lub wlali go do form, aby utworzyć płaskie arkusze. Testowali różne rodzaje atramentów biologicznych wykonanych z różnych narządów lub tkanek. W sprawie narządów zwrócili się do lokalnych rzeźników w Chicago, kupując wieprzowe serca, wątróbki wieprzowe i różne mięsa. Aby stworzyć tusze, „odkomórkowali” narządy lub tkanki, co oznacza, że usunęli komórki, pozostawiając białka strukturalne zwane macierzą zewnątrzkomórkową. Proces ten został już dobrze ugruntowany dzięki pracy laboratorium z drukowaniem 3D. Odkomórkowane narządy następnie wysuszono do proszku i połączono z polimerem, a następnie wlano w papier.
Powstałe prace zawierają ślady chemikaliów i architekturę białkową narządów, z których zostały wykonane. Papiery serca utrzymują część „pamięci serca”, że tak powiem. Oznacza to, że dokumenty mogą potencjalnie stymulować pobliskie komórki do zachowania się w określony sposób. Może to prowadzić do różnych zastosowań, które badały kilka laboratoriów w Northwestern.
Laboratorium reprodukcyjne na uniwersytecie testuje bibułkę jajnika do hodowli pęcherzyków jajnikowych (komórek wytwarzających jaja i hormony). Mieszki papierowe z powodzeniem wytwarzają prawidłowe hormony. Teoretycznie pasek bibuły jajnikowej można wszczepić pod skórę kobiety, która utraciła funkcję hormonów z powodu choroby lub chemioterapii, potencjalnie przywracając jej funkcję hormonalną i płodność.
Papiery mogą również potencjalnie pomóc w jajnikach drukowanych w 3D, aby przejść od myszy do ludzi. Jajniki myszy mają woreczek tłuszczu wokół nich, co ułatwia wszczepienie jajnika wydrukowanego w 3D wewnątrz ciała myszy. Ludzie nie mają tego grubego worka, więc wszczepienie jajnika byłoby znacznie trudniejsze. Jakus twierdzi jednak, że bibułki można wykorzystać do wykonania sztucznego worka, a następnie wszczepić jajnik wydrukowany w 3D.
Papiery mięśniowe mogą również pomóc w gojeniu się ran i odbudowie.
„Chirurdzy plastyczni powiedzieli, że będą idealne do naprawy i regeneracji mięśni twarzy”, mówi Jakus. „Jest cienki, więc idealnie nadaje się do płaskich, skomplikowanych mięśni twarzy”.
Jakus twierdzi, że może to pomóc osobom, których mięśnie twarzy zostały uszkodzone przez uraz lub nieudaną operację plastyczną, a także dzieciom urodzonym z wrodzonymi wadami twarzy.
Papierki bibułkowe są podobne do ciasta filo, mówi współautor badań Ramille Shah, szef laboratorium, w którym Jakus przypadkowo się rozlał. Po wyschnięciu można je układać w lodówce lub zamrażarce. Można je nawet złożyć wiele razy - Jakus złożył je w małe ptaki origami. Po zmoczeniu papiery nie rozpadają się tak jak papier do drukarki, ale można je zrolować, złożyć, wyciąć i zszyć.
Medycyna regeneracyjna - wytwarzanie nowych narządów i tkanek za pomocą drukowania 3D i innych technik - była źródłem wielu emocji w ciągu ostatnich kilku lat. Wywołało to również pewne kontrowersje, a krytycy zastanawiali się, czy jego obietnice nie są wyprzedane, ponieważ prawdziwa przydatność dla ludzi może być długa.
Jakus mówi, że następnym krokiem do nowych artykułów będzie więcej testów na zwierzętach. Szacuje, że niektóre bibuły, zwłaszcza bibułki mięśniowe, mogą zostać wykorzystane w salach operacyjnych w ciągu pięciu lat. Mówi, że użycie przez ludzi jajników może potrwać jeszcze kilka lat. Za 20 lat Jakus mówi, że chciałby, aby bibułki były używane w połączeniu z technologią drukowania 3D do tworzenia złożonych struktur biologicznych. Na przykład kość wydrukowana w 3D może być otoczona przez mięśnie i nerwy bibuły, odtwarzając nogę poważnie uszkodzoną w wyniku wypadku. Istnieje również możliwość, aby pewnego dnia wykorzystać technologię drukowania 3D i bibułki razem do wykonania pełnych narządów do przeszczepu.
„Wykonywanie bibułek było stosunkowo łatwe” - mówi Jakus. „Trudność polega na ich przetestowaniu”.
Badanie zostało opublikowane na początku tego miesiąca w czasopiśmie Advanced Functional Materials .
