Funnet skjedde, som så mange funn gjør, ved en tilfeldighet.
Adam Jakus, den gang en postdoktor i materialvitenskap ved Northwestern University, jobbet med det biologiske "blekket" som laboratoriet hans bruker for å trykke eggstokkene. Tidligere i år ble vevsfargen vellykket brukt til å bygge eggstokker som faktisk fungerte, noe som førte til fødsler av sunne musunger. Mens han sto under laboratoriets avtrekk, slo Jakus over beholderen og sølte den på laboratoriebenken. Da han gikk for å rydde opp i det, hadde det dannet et solid ark.
"Det føltes bra, " sa Jakus. “Hvis du lager et nytt biomateriale og ikke kan hente det, eller det faller fra hverandre når du henter det, er det ubrukelig.
"Jeg fikk denne lyspæren til å gå av - 'vi kan gjøre dette med alle de andre vevene vi jobber med i laboratoriet vårt.'"
Så Jakus og kollegene begynte å teste hypotesen hans. De sølte bevisst blekk eller støpte det i muggsopp for å lage flate ark. De testet forskjellige typer bioblekk, laget med forskjellige organer eller vev. For organer henvendte de seg til lokale slaktere i Chicago, og kjøpte svinehjerter, svineelver og forskjellige muskelskjøtt. For å lage blekket 'dekellulariserte' de organene eller vevene, noe som betyr at de fjernet cellene, og etterlot seg strukturelle proteiner kjent som den ekstracellulære matrisen. Denne prosessen var allerede godt etablert fra laboratoriets arbeid med 3D-utskrift. De dekellulariserte organene ble deretter tørket til et pulver og kombinert med en polymer og deretter støpt til papir.
De resulterende papirene inneholder spor av kjemikaliene og proteinarkitekturen i organene de ble laget av. Hjertepapirer opprettholder noe av "hjerteminnet", så å si. Dette betyr at avisene har potensiale til å stimulere celler i nærheten til å oppføre seg på bestemte måter. Dette kan føre til en rekke bruksområder, som flere laboratorier på Northwestern har undersøkt.
Et reproduktiv vitenskapslaboratorium ved universitetet har testet vevspapir på eggstokkene for å vokse eggstokkens follikler (celler som produserer egg og hormoner). De papirvoksne folliklene har produsert de riktige hormonene. I teorien kan en stripe med ovarialt tissuepapir implanteres under huden til en kvinne som har mistet hormonfunksjon på grunn av sykdom eller cellegift, og potensielt gjenopprette hormonfunksjonen og fruktbarheten hennes.
Papirene kan også potensielt hjelpe 3D-trykte eggstokker med å gjøre spranget fra mus til mennesker. Mus eggstokkene har en fettveske rundt seg, noe som gjør det enkelt å implantere en 3D-trykt eggstokk inne i en musekropp. Mennesker har ikke denne fettsekken, så det å implantere en eggstokk ville være mye vanskeligere. Men vevspapirer kan brukes til å lage en kunstig sekk for deretter å implantere en 3D-trykt eggstokk, sier Jakus.
Muskelvevspapirer kan også hjelpe med sårheling og gjenoppbygging.
"Plastikkirurger sa at de ville være perfekte for reparasjon og regenerering av ansiktsmuskel, " sier Jakus. "Det er tynt, så det er perfekt for de flate, intrikate musklene i ansiktet."
Dette kan hjelpe mennesker hvis ansiktsmuskler var skadet av traumer eller botched plastisk kirurgi, sier Jakus, samt for barn som er født med medfødte defekter i ansiktet.
Vevspapirene føles lik filyldeig, sier studiemedlem Ramille Shah, sjefen for laboratoriet der Jakus fikk utilsiktet søl. Når de er tørre, kan de stables i kjøleskap eller fryser. De kan til og med brettes mange ganger - Jakus har brettet dem til ørsmå origami fugler. Når de er våte, faller ikke papirene fra hverandre slik skriverpapir ville gjort, men kan rulles, brettes, kuttes og sys.
Regenerativ medisin - å lage nye organer og vev gjennom 3D-utskrift og andre teknikker - har vært kilden til stor spenning de siste årene. Det er også generert noen kontroverser, med kritikere som lurer på om løftene er oversolgt, ettersom sann brukbarhet for mennesker kan være mange år nede i veien.
Neste trinn for de nye papirene vil være mer dyreforsøk, sier Jakus. Han anslår at noen vevspapirer, spesielt muskelpapirene, kan brukes i operasjonsrom innen fem år. Menneskelig bruk av eggstokkpapirer kan ta noen år til, sier han. Om 20 år sier Jakus at han gjerne vil se tissuepapirer som ble brukt i forbindelse med 3D-trykkteknologi for å lage komplekse biologiske strukturer. For eksempel kan et 3D-trykt bein være omgitt av silkepapirmuskler og nerver, og gjenskape et ben som er hardt skadet i en ulykke. Det er også potensial for å bruke 3D-utskriftsteknologi og silkepapir sammen for å lage fulle organer for transplantasjon.
"Å lage silkepapirene var relativt enkelt, " sier Jakus. "Den vanskelige delen handler egentlig om å teste dem."
Forskningen ble publisert tidligere denne måneden i tidsskriftet Advanced Functional Materials .
