L'origami, l'art japonais de plier le papier en formes et en figures, remonte au VIe siècle. Chez UMass Lowell, il inspire les chercheurs alors qu'ils développent une solution du 21e siècle à la pénurie de donneurs de tissus et d'organes.

Gulden Camci-Unal, professeur assistant en génie chimique, et son équipe d'étudiants-chercheurs conçoivent de nouveaux biomatériaux qui pourraient un jour être utilisés pour réparer, remplacer ou régénérer la peau, OS, cartilage, valves cardiaques, muscle cardiaque et vaisseaux sanguins, et dans d'autres applications.

En utilisant l'origami comme inspiration, Camci-Unal et son équipe utilisent du papier ordinaire pour créer des échafaudages centimétriques où les cellules peuvent se développer, puis appliquent des techniques de microfabrication pour générer de nouveaux biomatériaux appelés mimétiques tissulaires.

« Le papier est un bon marché, matériau largement disponible et extrêmement flexible qui peut être facilement fabriqué en structures tridimensionnelles de différentes formes, tailles et configurations, " a déclaré Camci-Unal.

L'équipe utilise du papier plié en origami pour faire pousser des cellules osseuses, appelés ostéoblastes, qui produisent la matrice qui se dépose avec des minéraux pour former l'os. Le papier peut ensuite être implanté pour traiter les patients, y compris ceux qui souffrent de dommages causés par la maladie, dégénérescence ou traumatisme, ou des défauts osseux tels que des tailles et des formes irrégulières.

Jusque là, les recherches de l'équipe indiquent que les implants sont biocompatibles, c'est-à-dire ils ne devraient pas être rejetés par le système immunitaire du corps, selon Camci-Unal.

L'équipe utilise également ses recherches sur papier pour en savoir plus sur le comportement des cellules cancéreuses du poumon.

"Les biopsies tumorales des patients peuvent être cultivées dans notre système, puis ces cellules peuvent être exposées à différents médicaments de chimiothérapie ou doses de rayonnement pour découvrir quel traitement spécifique fonctionnerait le mieux pour le patient, " dit Camci-Unal, qui a rejoint la faculté de l'UMass Lowell en 2016.

Le groupe de recherche Camci-Unal développe également des plateformes papier pour le diagnostic des maladies sur le lieu de soins. Leurs biocapteurs peuvent être utilisés pour déterminer si un patient a une maladie spécifique.

En plus du papier, Camci-Unal et son équipe utilisent des hydrogels—flexibles, des matériaux spongieux qui ressemblent à Jell-O et sont principalement fabriqués à partir d'eau - dans la recherche liée aux tissus pour une gamme pour une variété d'utilisations, y compris le soin des plaies.

« Leur physique, les propriétés chimiques et biologiques peuvent être adaptées pour s'adapter à diverses applications d'ingénierie tissulaire, " dit-elle. " Cependant, les hydrogels ont des propriétés mécaniques relativement faibles, ils ont donc tendance à être moins faciles à manipuler et à manipuler lorsqu'ils sont en grand, feuilles très fines."

En combinant des hydrogels chargés de cellules avec des feuilles de papier, Camci-Unal est capable de créer des structures de support suffisamment solides qui peuvent être utilisées pour l'ingénierie tissulaire. D'autres chercheurs ont développé des structures 3D à partir de matériaux synthétiques comme des polymères, céramiques et métaux pour cultiver des cellules, mais la plupart de ces matériaux traditionnels ne ressemblent pas étroitement à l'environnement dans les tissus indigènes, elle a expliqué.

"Notre équipe a récemment commencé à s'impliquer dans la recherche sur la cicatrisation, trop. Notre objectif ultime est d'améliorer la santé humaine et la qualité de vie, " a déclaré Camci-Unal.

Camci-Unal et trois de ses étudiants - la majeure en biologie Kierra Walsh de Billerica et Xinchen Wu et Sanika Suvarnapathaki, à la fois de Lowell et Ph.D. étudiants en génie biomédical et en biotechnologie—ont discuté de l'utilisation de Plates-formes 3-D pour les cultures cellulaires et autres applications biomédicales dans un article du 24 janvier dans Communication MRS , une revue académique à comité de lecture utilisée par les chercheurs du monde entier pour la diffusion rapide des avancées en science des matériaux.