Risalente al sesto secolo, l'arte della carta giapponese degli origami sta facendo il suo ritorno moderno, non in arte e artigianato, ma in un laboratorio di ingegneria.

I ricercatori dell'Università del Massachusetts Lowell sono usare carte origami per sviluppare biomateriali che potrebbe essere usato per riparare, sostituire o rigenerare i tessuti e gli organi del corpo umano.

Il loro studio è pubblicato in Comunicazioni MRS.

Donazioni di tessuti e organi

In tutto il paese, la carenza di tessuti e donatori di organi è un grave problema con gravi conseguenze.

In 2018 finora, secondo il Dipartimento di Salute e Servizi Umani, solo il 10 percento di quelli nella lista d'attesa del trapianto nazionale ha ricevuto trapianti di organi. Ogni giorno, le persone 20 muoiono ogni giorno in attesa di un trapianto.

Per aiutare i pazienti che aspettano impotenti il ​​prossimo donatore, i ricercatori di tutto il mondo hanno messo a punto una serie di approcci ingegneristici per sostituire la donazione di tessuti e organi, come cellule staminali, tessuti bioprinting e organi artificiali. Tuttavia, troppe volte, queste alternative sono molto costose e inaccessibili a molti pazienti.

Nella sua ricerca, Gulden Camci-Unal, un assistente professore di ingegneria chimica presso UMass Lowell e il ricercatore capo dello studio, si chiedeva se potesse usare gli origami per risolvere questo problema.

"Sono sempre stato affascinato dal fatto che la carta, un materiale molto semplice, può rendere strutture così versatili e intricate", ha detto. "Nel corso del tempo, ho capito che l'origami non è solo un'arte straordinaria, ma è anche possibile utilizzare i suoi principi di progettazione per applicazioni scientifiche molto interessanti in medicina, ingegneria, tecnologie spaziali, architettura e matematica."

Cellule in crescita in carta origami

Camci-Unal e il suo team hanno usato la carta comune come un biomateriale tridimensionale per creare impalcature su scala centimetrica in cui le cellule possono crescere.

utilizzando microfabbricazione tecniche, hanno sviluppato scaffold biomimetici, materiali modello tridimensionale che assomigliano ai tessuti nativi.

"Questi materiali possono essere combinati con cellule ottenute dal paziente, coltivate, espanse, cresciute, lasciate maturare in un incubatore di tessuti in condizioni fisiologiche e quindi impiantate nel paziente per la riparazione dei tessuti", ha affermato.

Secondo Camci-Unal, poiché utilizzano cellule specifiche del paziente, si aspettano che il loro metodo sia libero da problemi di rigetto immunitario.

"Prevediamo che questo approccio aiuterà notevolmente a generare nuovi metodi di trattamento personalizzati", ha affermato.

I vantaggi

Finora, sono cresciuti un certo numero di diversi tipi di cellule utilizzando scaffold basati su carta, come linee cellulari immortalate, cellule staminali umane e cellule vegetali.

Più di recente, usando il metodo, il team ha avuto successo che le cellule ossee depositassero i loro minerali su scaffold di carta piegati con origami. Il foglio può quindi essere impiantato per trattare pazienti con difetti ossei di dimensioni e forme irregolari.

Inoltre, stanno usando carte origami 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 in una nota.

Oltre all'ingegneria dei tessuti e ai modelli di organi, il team utilizza la carta come materiale per varie applicazioni biomediche, come la medicina personalizzata e la diagnostica della malattia e la cura delle ferite.

E tutto ciò è possibile soprattutto a causa di quanto sia accessibile e abbondante la carta.

"La carta è un substrato a basso costo e ampiamente disponibile, che è praticamente accessibile a qualsiasi laboratorio in tutto il mondo", ha affermato Camci-Unal. “La carta è un materiale estremamente flessibile che può essere facilmente tagliato, piegato, piegato e manipolato per fabbricare costrutti tridimensionali autoportanti. Le impalcature risultanti sono altamente sintonizzabili in forma, dimensioni e configurazione. "

Inoltre, la ricerca del team indica che gli impianti di impalcatura di carta sono biocompatibili, il che significa che non saranno respinti dal sistema immunitario del corpo.

Il prossimo passo

Secondo Camci-Unal, il suo team continuerà ad avanzare testando gli scaffold dei tessuti di ispirazione origami per applicazioni rigenerative.

Nel prossimo futuro, sperano di portare questa nuova tecnologia sul mercato per un accesso facile e a basso costo ai pazienti.

"L'uso di metodi innovativi per sviluppare nuovi biomateriali ci aiuta a raggiungere il nostro obiettivo finale: migliorare la salute umana e la qualità della vita", ha affermato Camci-Unal.