Этот новый класс биоматериалов имеет потенциал для тканевой инженерии и регенеративной медицины.


Традиционное японские искусство складывания бумаги – оригами – пользуется большим успехом у исследователей. Так, ранее мы рассказывали про оригами из графена, самоуничтожающегося робота-оригами и даже шалаш-оригами для спасателей и военных.

На этот раз специалисты из Северо-Западного университета в Чикаго представили ещё более необычную разработку. Они сложили оригами из биоактивной бумаги, изготовленной из органов животных – её назвали "тканевой", подразумевая как раз ткани органов. Например, фигурка птицы, показанная на главном фото, раньше вполне могла быть почкой, печенью или даже сердцем.

Как такое возможно и зачем вообще нужно подобное изобретение? Конечно, целью эксперимента является вовсе не складывание фигурок оригами.

На самом деле, это первый шаг к созданию нового перспективного биоматериала, который можно будет использовать, например, для обработки ран, наращивания мышц или для поддержки процесса производства гормонов у онкобольных пациентов.

Как пояснили авторы разработки, биоактивная "тканевая" бумага была получена из структурных белков (они также известны как внеклеточный матрикс). Именно они "отвечают" за форму и строение наших органов, а ещё обеспечивают механическую поддержку клеток и транспорт химических веществ. Эти белки соединили с полимером, чтобы материал приобрёл гибкость.

Учёные таким способом уже изготовили бумагу из тканей яичников, матки, печени, а также сердца и различных мышц. На бумагу "пустили" органы свиней и коров. При этом каждый образец такой необычной бумаги имеет специфические свойства, поскольку содержит остаточные биохимические и белковые структуры от своего первоначального органа. Как ни трудно догадаться, они стимулируют клетки вести себя определённым образом.



"Этот новый класс биоматериалов имеет потенциал для тканевой инженерии и регенеративной медицины, а также для получения новых лекарственных препаратов и новых терапевтических методов. Он универсален и удобен для использования в случае хирургических вмешательств", — считает автор исследования Рамиль Шах (Ramille Shah).

По её мнению, основной функцией нового биоактивного материала в будущем станет заживления ран. Он поможет поддерживать на должном уровне работу клеток, необходимую для восстановления тканей, ускорения заживления и предотвращения рубцевания.

Исследователи, кстати, уже продемонстрировали возможности своего изобретения. При помощи инновационной бумаги, изготовленной из бычьего яичника, они вырастили in vitro (то есть в пробирке) активные фолликулы яичников. Последние оказались способны вырабатывать гормоны, способствующие половому созреванию.

Как отметила соавтор работы Тереза Вудрафф (Teresa Woodruff), "тканевая бумага" может помочь молодым пациентам, страдающим от рака, ведь зачастую гормональная функция у них нарушается из-за химиотерапии. В таких случаях было бы достаточно просто имплантировать человеку полоску биоактивного материала.





В ходе других опытов учёные выяснили, что "бумага из органов" способна также поддерживать рост стволовых клеток человека. Исследователи помещали стволовые клетки костного мозга на тканевую бумагу, и в течение четырёх недель они активно развивались и размножались.

Ведущий автор работы Адам Джакус (Adam Jakus) добавляет, что созданная его командой "тканевая" бумага, на первый взгляд, ничем не отличается от обычной офисной бумаги. Она точно так же сворачивается, мнётся и складывается. Правда, хранить её необходимо в холодильных или морозильных камерах.

Любопытно, что сама идея создать биоактивную бумагу из органов пришла в голову исследователям, как это часто бывает, совершенно случайно. Изначально учёные изготавливали биологические материалы для трёхмерной печати, а именно, для восстановления и регенерации костной, мышечной и нервной ткани.

Совершенно случайно в лаборатории один из образцов (это был материал для печати яичника на основе гидрогеля) опрокинулся и разлился. Когда Джакус хотел вытереть его, материал уже высох и сформировал сухой лист, похожий на лист бумаги. Именно это происшествие вдохновило исследователя на создание "тканевой" бумаги.

"В самом деле удивительно, что почка, печень или сердце могут быть преобразованы в "бумажные" биоматериалы, которые способны восстанавливать функции тканей и органов. Я больше никогда не смогу смотреть на стейк или свиную вырезку как раньше", — заключает Джакус.

Научная статья его команды опубликована в издании Advanced Functional Materials. Кстати, ранее учёные в том же состав напечатали на 3D-принтере яичники, которые дали здоровое потомство.