Löytö tapahtui vahingossa, kuten niin monet löytöt tekevät.
Aikaisempi tutkijatohtori, materiaalitieteen tutkija, Adam Jakus, Northwestern University, työskenteli biologisella musteella, jota hänen laboratorionsa käyttää munasarjojen 3D-tulostamiseen. Aiemmin tänä vuonna kudosmustetta käytettiin menestyksekkäästi munasarjojen rakentamiseen, jotka todella toimivat, mikä johti terveiden hiiripentujen syntymiseen. Pysyvän laboratorion hupun alla Jakus koputti säiliön yli ja valutti sen laboratorion penkkiin. Siihen mennessä, kun hän meni siivoamaan sitä, se oli muodostanut vankan arkin.
"Tuntui hyvältä", Jakus sanoi. ”Jos teet uuden biomateriaalin etkä voi poimia sitä tai se hajoaa noudettaessa, se on turha.
"Minulla oli tämä lamppu sammunut -" voimme tehdä tämän kaikkien muiden kudosten kanssa, joiden kanssa työskentelemme laboratoriossamme. ""
Jakus ja hänen kollegansa aloittivat siis hypoteesin testaamisen. He valuivat tarkoituksella mustetta tai heittävät sen muotteihin tasaisten arkkien muodostamiseksi. He testasivat erilaisia biojäljitelmiä, jotka oli valmistettu eri elimistä tai kudoksista. Elinten osalta he kääntyivät Chicagon paikallisten teurastamien puoleen ostamalla sian sydämiä, sian maksaa ja erilaisia lihalihoja. Musteiden luomiseksi he 'dellularisoivat' elimet tai kudokset, mikä tarkoittaa, että ne poistivat solut jättäen taakse rakenteelliset proteiinit, joita kutsutaan solunulkoiseksi matriisiksi. Tämä prosessi oli jo vakiintunut laboratorion 3D-tulostustyöstä. Sitten rakeistuneet elimet kuivattiin jauheeksi ja yhdistettiin polymeerin kanssa, sitten valettiin paperiksi.
Tuloksena olevat paperit sisältävät jälkiä kemikaaleista ja niiden elinten proteiiniarkkitehtuuria, joista ne tehtiin. Sydänpaperit ylläpitävät osan "sydämensä muistista". Tämä tarkoittaa, että paperit pystyvät stimuloimaan lähellä olevia soluja käyttäytymään tietyillä tavoilla. Tämä voisi johtaa monenlaisiin käyttötarkoituksiin, joita useat luoteislaboratoriot ovat tutkineet.
Yliopiston lisääntymistieteellinen laboratorio on testannut munasarjojen pehmopaperia munasarjojen follikkelien (soluja, jotka tuottavat munia ja hormoneja) kasvattamiseksi. Paperilla kasvatetut follikkelit ovat onnistuneesti tuottaneet oikeat hormonit. Teoriassa munasarjojen pehmopaperikaistale voitaisiin implantoida naisen ihon alle, joka on menettänyt hormonitoiminnan sairauden tai kemoterapian vuoksi, palauttaen mahdollisesti hormonitoimintansa ja hedelmällisyytensä.
Lehdet voisivat myös auttaa 3D-tulostettujen munasarjojen tekemässä harppaus hiiristä ihmisiin. Hiirten munasarjat ympäröivät rasvanpussia, mikä helpottaa 3D-painetun munasarjan istuttamista hiiren runkoon. Ihmisillä ei ole tätä rasvapussia, joten munasarjan istuttaminen olisi paljon vaikeampaa. Mutta kudospapereita voitaisiin käyttää keinotekoisen pussin valmistukseen 3D-painetun munasarjan istuttamiseksi, Jakus sanoo.
Lihaskudospaperit voivat myös auttaa haavan paranemisessa ja jälleenrakentamisessa.
"Plastiikkakirurgit sanoivat, että ne olisivat täydellisiä kasvojen lihaksen korjaamiseen ja uudistamiseen", Jakus sanoo. "Se on ohut, joten se sopii erinomaisesti kasvojen litteille, monimutkaisille lihaksille."
Tämä voi auttaa ihmisiä, joiden kasvojen lihakset ovat vaurioituneet traumaan tai botted-plastiikkakirurgiaan, Jakus sanoo, samoin kuin lapsille, jotka ovat syntyneet kasvojen synnynnäisistä vaurioista.
Pehmopaperit tuntuvat samanlaisilta kuin phyllo-taikina, sanoo tutkimus-avustaja Ramille Shah, laboratorion päällikkö, jossa Jakuksella oli vahingossa tapahtunut vuoto. Kuivina ne voidaan pinota jääkaapissa tai pakastimessa. Ne voidaan jopa taittaa useita kertoja - Jakus on taittanut ne pieniksi origami-linnuiksi. Kun märkä, paperit eivät hajoa kuin tulostinpaperi, vaan ne voidaan rullata, taittaa, leikata ja ommella.
Uudistava lääketiede - uusien elinten ja kudosten valmistaminen 3D-tulostuksella ja muilla tekniikoilla - on aiheuttanut paljon jännitystä viime vuosina. Se on myös herättänyt kiistaa, ja kriitikot ihmettelevät, ylitetäänkö sen lupaukset, sillä todellinen hyödyllisyys ihmisille voi olla monta vuotta tiellä.
Seuraava askel uusille papereille on enemmän eläinkokeita, Jakus sanoo. Hän arvioi, että joitain kudospapereita, erityisesti lihaspapereita, voitaisiin käyttää leikkaussalissa viiden vuoden kuluessa. Ihmisen käyttö munasarjapapereihin saattaa viedä vielä muutaman vuoden, hän sanoo. 20 vuoden kuluttua Jakus kertoo haluavansa nähdä kudospapereita yhdessä 3D-tulostustekniikan kanssa monimutkaisten biologisten rakenteiden luomiseksi. Esimerkiksi 3D-tulostettu luu voisi olla ympäröity pehmopaperin lihaksilla ja hermoilla, luomalla uudelleen onnettomuudessa pahasti vaurioitunut jalka. On myös mahdollista, että yhtenä päivänä käytetään 3D-tulostustekniikkaa ja kudospapereita kokonaisten elinten valmistamiseksi siirtämistä varten.
"Pehmopaperien tekeminen oli suhteellisen helppoa", Jakus sanoo. "Vaikea osa on todella menossa testaamaan niitä."
Tutkimus julkaistiin aiemmin tässä kuussa Advanced Functional Materials -lehdessä.
