Avastus juhtus juhuslikult, nagu paljud avastused seda teevad.
Seejärel Northwesterni ülikooli materjaliteaduse järeldoktor Adam Jakus tegeles bioloogilise tindiga, mida tema labor kasutab munasarjade 3D-printimiseks. Selle aasta alguses kasutati koevärvi edukalt munasarjade ehitamiseks, mis tegelikult toimisid, mis tõi kaasa tervete hiirte kutsikate sündimise. Labori kapuutsi all seistes koputas Jakus konteineri kohale, lastes selle laboripingile. Selleks ajaks, kui ta seda koristama läks, oli see moodustanud tahke lehe.
"See tundus suurepärane, " ütles Jakus. “Kui teete uue biomaterjali ja te ei saa seda korjata või kui see kordub, siis on see kasutu.
"Mul oli see pirn välja lülitatud -" saame seda teha kõigi teiste kudedega, millega me oma laboris töötame. ""
Nii asus Jakus ja tema kolleegid tema hüpoteesi proovile panema. Nad voolasid tinti tahtlikult või valavad selle vormidesse, et tekiks tasane leht. Nad katsetasid mitmesuguseid bioprinte, mis on valmistatud erinevate elundite või kudedega. Elundite osas pöördusid nad Chicagos kohalike lihunike poole, ostes sea südameid, sea maksa ja mitmesugust lihaliha. Tintide loomiseks dellulariseerisid nad elundid või kuded, see tähendab, et nad eemaldasid rakud, jättes maha rakuvälise maatriksina tuntud struktuurvalgud. See protsess oli labori tööst 3D-printimisega juba hästi välja kujunenud. Seejärel kuivatati detsellulariseeritud elundid pulbriks ja ühendati polümeeriga ning valati seejärel paberisse.
Saadud paberid sisaldavad kemikaalide jälgi ja nende elundite valguarhitektuuri, millest nad olid valmistatud. Südamepaberid säilitavad nii mõnegi oma "südame mälu". See tähendab, et paberid võivad stimuleerida läheduses asuvaid rakke käituma konkreetsel viisil. See võib põhjustada mitmesuguseid kasutusviise, mida mitu Northwesterni laborit on uurinud.
Ülikooli reproduktiivteaduse laboris on katsetatud munasarjade koepaberit, et kasvatada munasarjade folliikuleid (munarakke ja hormoone tootvad rakud). Paberis kasvatatud folliikulid on edukalt tootnud õigeid hormoone. Teoreetiliselt võiks haiguse või keemiaravi tõttu hormoonide funktsiooni kaotanud naise naha alla implanteerida munasarjade koepaberi riba, mis võib taastada hormoonide funktsiooni ja viljakuse.
Paberid võiksid aidata ka 3D-prinditud munasarju hüppel hiirtest inimesteni. Hiirte munasarjadel on ümber rasvakott, mis lihtsustab 3D-prinditud munasarja implanteerimist hiirekehasse. Inimestel pole seda rasvakotti, nii et munasarja siirdamine oleks palju raskem. Kuid kudede paberitega saab teha kunstkoti, et seejärel implanteerida 3D-prinditud munasari, ütles Jakus.
Lihaskoe paberid võiksid aidata ka haavade paranemisel ja rekonstrueerimisel.
“Plastiikkakirurgid ütlesid, et need sobivad suurepäraselt näolihase parandamiseks ja taastamiseks, ” räägib Jakus. "See on õhuke, nii et sobib suurepäraselt näo tasaste ja keerukate lihastega."
See võib aidata nii inimesi, kelle näolihaseid kahjustasid trauma või plahvatusoperatsioon, väitis Jakus, kui ka lapsi, kes on sündinud näo kaasasündinud defektidega.
Kudepaberid tunnevad end sarnaselt phyllo-tainaga, ütles uuringu kaasautor Ramille Shah, labori juhataja, kus Jakusel oli juhuslik leke. Kuivades saab neid virnastada külmkapis või sügavkülmas. Neid saab isegi mitu korda kokku voltida - Jakus on nad kokku voldinud pisikesteks origami-lindudeks. Niiske paberi korral ei lagune paberid laiali nagu printeripaber, vaid neid saab rullida, voltida, lõigata ja õmmelda.
Regeneratiivne meditsiin - 3D-printimise ja muude tehnikate abil uute elundite ja kudede valmistamine - on viimastel aastatel palju elevust tekitanud. See on tekitanud ka poleemikat ning kriitikud kahtlevad, kas lubadused on üle müüdud, kuna tegelik kasulikkus inimestele võib aastaid kulgeda.
Järgmine samm uute paberite jaoks on rohkem loomkatseid, ütles Jakus. Ta hindab, et mõnda koepaberit, eriti lihaspaberit, saaks operatsiooniruumides kasutada viie aasta jooksul. Inimese kasutamine munasarjapaberite jaoks võib võtta veel paar aastat, arvab ta. 20 aasta jooksul soovib Jakus, et ta sooviks näha koepaberit koos 3D-printimistehnoloogiaga keerukate bioloogiliste struktuuride loomiseks. Näiteks 3D-prinditud luu võiks olla ümbritsetud koepaberi lihaste ja närvidega, luues õnnetuses tõsiselt kahjustatud jala. Samuti on potentsiaal ühel päeval kasutada 3D-printimistehnoloogiat ja koepaberit koos, et teha siirdamiseks täisorganeid.
“Kudepaberite valmistamine oli suhteliselt lihtne, ” räägib Jakus. "Raske osa seisneb nende testimises."
Uurimistöö avaldati selle kuu alguses ajakirjas Advanced Functional Materials .
