L'origami, l'arte giapponese di piegare la carta in forme e figure, risale al VI secolo. A UMass Lowell, sta ispirando i ricercatori mentre sviluppano una soluzione del 21° secolo alla carenza di donatori di tessuti e organi.

Gulden Camci-Unal, un assistente professore di ingegneria chimica, e il suo team di studenti ricercatori stanno progettando nuovi biomateriali che un giorno potrebbero essere usati per riparare, sostituire o rigenerare la pelle, osso, cartilagine, valvole cardiache, muscolo cardiaco e vasi sanguigni, e in altre applicazioni.

Usando gli origami come ispirazione, Camci-Unal e il suo team stanno utilizzando carta comune per creare impalcature su scala centimetrica in cui le cellule possono crescere e quindi applicare tecniche di microfabbricazione per generare nuovi biomateriali noti come mimetici tissutali.

"La carta è a basso costo, materiale ampiamente disponibile ed estremamente flessibile che può essere facilmente fabbricato in strutture tridimensionali di varie forme, dimensioni e configurazioni, ", ha detto Camci-Unal.

Il team utilizza carta piegata con origami per far crescere le cellule ossee, chiamati osteoblasti, che producono la matrice che si deposita con i minerali per formare l'osso. La carta può quindi essere impiantata per curare i pazienti, compresi coloro che soffrono di danni causati da malattie, degenerazione o trauma, o difetti ossei come dimensioni e forme irregolari.

Finora, la ricerca del team indica che gli impianti sono biocompatibili, ovvero non dovrebbero essere respinti dal sistema immunitario del corpo, secondo Camci-Unal.

Il team sta anche utilizzando la propria ricerca cartacea per conoscere il comportamento delle cellule tumorali polmonari.

"Le biopsie tumorali dei pazienti possono essere coltivate nel nostro sistema e quindi queste cellule possono essere esposte a diversi farmaci chemioterapici o dosi di radiazioni per scoprire quale trattamento specifico funzionerebbe meglio per il paziente, " ha detto Camci-Unal, che si è unito alla facoltà di UMass Lowell nel 2016.

Il gruppo di ricerca Camci-Unal sta inoltre sviluppando soluzioni a basso costo, piattaforme cartacee per la diagnostica delle malattie al punto di cura. I loro biosensori possono essere utilizzati per determinare se un paziente ha una malattia specifica.

Oltre alla carta, Camci-Unal e il suo team utilizzano idrogel:flessibili, materiali morbidi che assomigliano a Jell-O e sono realizzati principalmente con acqua, nella ricerca relativa ai tessuti per una gamma per una varietà di usi, compresa la cura delle ferite.

"Il loro fisico, le proprietà chimiche e biologiche possono essere adattate per adattarsi a varie applicazioni di ingegneria tissutale, " ha detto. "Tuttavia, gli idrogel hanno proprietà meccaniche relativamente deboli, quindi tendono a non essere così facili da maneggiare e manipolare quando sono grandi, fogli molto sottili."

Combinando idrogel carichi di cellule con fogli di carta, Camci-Unal è in grado di creare strutture di supporto sufficientemente robuste che possono essere utilizzate per l'ingegneria tissutale. Altri ricercatori hanno sviluppato strutture 3D da materiali sintetici come polimeri, ceramiche e metalli per la coltura di cellule, ma la maggior parte di quei materiali tradizionali non assomiglia molto all'ambiente circostante nei tessuti nativi, lei spiegò.

"Recentemente il nostro team ha iniziato a essere coinvolto nella ricerca sulla guarigione delle ferite, pure. Il nostro obiettivo finale è migliorare la salute umana e la qualità della vita, " ha detto Camci-Unal.

Camci-Unal e tre dei suoi studenti:la specializzazione in biologia Kierra Walsh di Billerica e Xinchen Wu e Sanika Suvarnapathaki, sia di Lowell che di Ph.D. studenti di ingegneria biomedica e biotecnologia, hanno discusso dell'uso di supporti cartacei, Piattaforme 3D per colture cellulari e altre applicazioni biomediche in un articolo del 24 gennaio in Comunicazioni MRS , una rivista accademica sottoposta a revisione paritaria utilizzata dai ricercatori di tutto il mondo per la rapida diffusione delle scoperte nella scienza dei materiali.