K objevu došlo, stejně jako mnoho objevů, náhodou.
Adam Jakus, tehdy postdoktorský vědec v oboru materiálových věd na Northwestern University, pracoval s biologickým „inkoustem“, který jeho laboratoř používá pro 3D tiskové vaječníky. Začátkem tohoto roku byl tkáňový inkoust úspěšně použit k vytvoření vaječníků, které skutečně fungovaly, což vedlo k narození mláďat zdravých myší. Jakus stál pod digestoří laboratoře, zaklepal na nádobu a rozlil ji na laboratorní lavici. Než šel vyčistit, vytvořil pevný list.
"Bylo to skvělé, " řekl Jakus. "Pokud vytvoříte nový biomateriál a nemůžete ho vyzvednout nebo se rozpadne, když ho vyzvednete, je to zbytečné."
"Nechal jsem tuhle žárovku zhasnout -" můžeme to udělat se všemi ostatními tkáněmi, se kterými pracujeme v naší laboratoři. ""
Jakus a jeho kolegové se tedy pustili do testování své hypotézy. Záměrně rozlili inkoust nebo odlili do forem, aby vytvořili ploché listy. Testovali různé druhy bio inkoustů vyrobených z různých orgánů nebo tkání. Pro orgány se obrátili na místní řeznictví v Chicagu, nakupovali prasečí srdce, prasečí játra a různá svalová masa. Aby vytvořili inkousty, „decellularizovaly“ orgány nebo tkáně, což znamená, že odstranily buňky a zanechaly strukturální proteiny známé jako extracelulární matrix. Tento proces byl již dobře zaveden z práce laboratoře s 3D tiskem. Decellularizované orgány byly potom sušeny na prášek a smíchány s polymerem a poté nality na papír.
Výsledné papíry obsahují stopy chemikálií a proteinovou architekturu orgánů, z nichž byly vyrobeny. Srdeční noviny si tak říkají některé z jejich „srdečních vzpomínek“. To znamená, že články mají potenciál stimulovat okolní buňky, aby se chovaly určitým způsobem. To by mohlo vést k celé řadě použití, které několik laboratoří v severozápadní oblasti zkoumalo.
Reprodukční vědecká laboratoř na univerzitě testuje ovariální hedvábný papír pro pěstování ovariálních folikulů (buněk, které produkují vajíčka a hormony). Papírem pěstované folikuly úspěšně produkovaly správné hormony. Teoreticky by mohl být pruh ovariálního hedvábného papíru implantován pod kůži ženy, která ztratila hormonální funkci v důsledku nemoci nebo chemoterapie, potenciálně obnovující její hormonální funkci a její plodnost.
Papíry by také mohly potenciálně pomoci 3D tištěným vaječníkům, aby skok od myší k lidem. Myši vaječníků mají kolem sebe vak tuku, což usnadňuje implantaci 3D tištěného vaječníku uvnitř těla myši. Lidé tento tuk nemají, takže implantace vaječníku by byla mnohem obtížnější. Ale hedvábné papíry by mohly být použity k vytvoření umělého vaku k implantaci 3D tištěného vaječníku, říká Jakus.
Svalové hedvábné papíry by také mohly pomoci s hojením ran a rekonstrukcí.
"Plastickí chirurgové říkali, že by byli ideální pro opravu a regeneraci obličejového svalu, " říká Jakus. "Je tenký, takže je ideální pro ploché a složité svaly obličeje."
Jak by to mohlo pomoci lidem, jejichž obličejové svaly byly poškozeny traumatem nebo plastickou plastickou chirurgií, jak říká Jakus, a také dětem, které se narodily s vrozenými vadami obličeje.
Tkáňové papíry se cítí podobně jako těsto na fyllo, říká spoluautor studie Ramille Shah, vedoucí laboratoře, kde Jakus nechtěně unikl. Když jsou suché, lze je naskládat do chladničky nebo mrazničky. Lze je dokonce mnohokrát složit - Jakus je složil na drobné ptáky origami. Když jsou mokré, papíry se nerozpadají, jako by papír z tiskárny, ale lze je válcovat, skládat, řezat a sešívat.
Regenerativní medicína - výroba nových orgánů a tkání pomocí 3D tisku a dalších technik - byla v posledních několika letech zdrojem velkého vzrušení. To také vyvolalo nějakou kontroverzi, s kritiky přemýšlel, jestli jeho sliby jsou přeprodané, protože skutečná užitečnost pro lidi může být mnoho let po silnici.
Jakus říká, dalším krokem pro nové papíry bude testování na zvířatech. Odhaduje, že některé hedvábné papíry, zejména svalové papíry, by mohly být použity v operačních sálech během pěti let. Lidské použití ovariálních papírů může trvat ještě několik let, říká. Jakus říká, že za 20 let by rád viděl použití hedvábných papírů ve spojení s technologií 3D tisku k vytvoření složitých biologických struktur. Například kost s 3D potiskem by mohla být obklopena svaly a nervy hedvábného papíru, čímž by se při nehodě znovu vytvořila těžce poškozená noha. Existuje také možnost jednoho dne použít technologii 3D tisku a hedvábné papíry společně, aby se vytvořily plné orgány pro transplantaci.
"Výroba hedvábných papírů byla relativně snadná, " říká Jakus. "Tvrdá část je opravdu o jejich testování."
Výzkum byl publikován začátkem tohoto měsíce v časopise Advanced Functional Materials .
