La découverte a eu lieu, comme tant de découvertes, par accident.
Adam Jakus, alors chercheur postdoctoral en science des matériaux à la Northwestern University, travaillait avec «l'encre» biologique que son laboratoire utilise pour imprimer en 3D les ovaires. Plus tôt cette année, l’encre tissulaire a été utilisée avec succès pour construire des ovaires qui fonctionnaient réellement, conduisant à la naissance de petits souris en bonne santé. Debout sous la hotte du laboratoire, Jakus renversa le récipient et le renversa sur le banc. Au moment où il est allé le nettoyer, il avait formé une feuille solide.
«C'était génial», a déclaré Jakus. «Si vous fabriquez un nouveau biomatériau et que vous ne pouvez pas le récupérer ou qu'il tombe en morceaux lorsque vous le récupérez, c'est inutile.
"J'ai fait éteindre cette ampoule -" nous pouvons le faire avec tous les autres tissus avec lesquels nous travaillons dans notre laboratoire. "
Alors Jakus et ses collègues se sont mis à tester son hypothèse. Ils ont délibérément renversé de l'encre ou l'ont coulée dans des moules pour créer des feuilles plates. Ils ont testé différents types d'encres bio, fabriquées avec différents organes ou tissus. Pour se procurer des organes, ils se sont tournés vers les bouchers locaux de Chicago, achetant des cœurs de porc, des foies de porc et diverses viandes musculaires. Pour créer les encres, ils ont «décellularisé» les organes ou les tissus, ce qui signifie qu'ils ont retiré les cellules, laissant derrière eux les protéines structurelles connues sous le nom de matrice extracellulaire. Ce processus était déjà bien établi grâce aux travaux du laboratoire sur l’impression 3D. Les organes décellularisés ont ensuite été séchés en une poudre et combinés avec un polymère, puis coulés dans du papier.
Les papiers résultants contiennent des traces des produits chimiques et de l’architecture protéique des organes qui les composent. Les papiers de coeur maintiennent une partie de leur "mémoire de coeur", pour ainsi dire. Cela signifie que les papiers ont le potentiel de stimuler le comportement spécifique des cellules voisines. Cela pourrait conduire à diverses utilisations que plusieurs laboratoires de Northwestern ont déjà étudiées.
Un laboratoire de sciences de la reproduction à l'université teste actuellement du papier tissu ovarien pour faire croître des follicules ovariens (cellules productrices d'œufs et d'hormones). Les follicules en papier ont réussi à produire les bonnes hormones. En théorie, une bande de papier de soie ovarien pourrait être implantée sous la peau d'une femme dont la fonction hormonale est altérée en raison d'une maladie ou d'une chimiothérapie, ce qui pourrait lui permettre de restaurer sa fonction hormonale et sa fertilité.
Les papiers pourraient également aider potentiellement les ovaires imprimés en 3D à passer des souris aux humains. Les ovaires des souris sont entourés d'un sac de graisse, ce qui facilite l'implantation d'un ovaire imprimé en 3D dans le corps d'une souris. Les humains n'ont pas ce gros sac, alors implanter un ovaire serait beaucoup plus difficile. Mais les papiers-mouchoirs pourraient servir à fabriquer un sac artificiel pour ensuite implanter un ovaire imprimé en 3D, explique Jakus.
Les papiers tissulaires musculaires pourraient également aider à la cicatrisation et à la reconstruction des plaies.
"Les chirurgiens plasticiens ont déclaré qu'ils seraient parfaits pour la réparation et la régénération des muscles faciaux", explique Jakus. "Il est mince, il est donc parfait pour les muscles plats et complexes du visage."
Cela pourrait aider les personnes dont les muscles du visage ont été endommagés par un traumatisme ou une chirurgie plastique bâclée, explique Jakus, ainsi que pour les enfants nés avec des anomalies congénitales du visage.
Les papiers mouchoirs ressemblent beaucoup à de la pâte phyllo, explique le co-auteur de l'étude, Ramille Shah, le responsable du laboratoire où Jakus a eu son accident. Une fois secs, ils peuvent être empilés dans un réfrigérateur ou un congélateur. Ils peuvent même être pliés plusieurs fois - Jakus les a pliés en de minuscules oiseaux en origami. Une fois mouillés, les papiers ne se défont pas comme le ferait une imprimante, mais peuvent être roulés, pliés, coupés et cousus.
La médecine régénérative, qui consiste à fabriquer de nouveaux organes et tissus au moyen de l’impression 3D et d’autres techniques, a suscité beaucoup d’enthousiasme ces dernières années. Il a également suscité une certaine controverse, les critiques se demandant si ses promesses sont dépassées, car la véritable utilité pour les humains pourrait durer de nombreuses années.
La prochaine étape pour les nouveaux papiers sera plus d'essais sur les animaux, dit Jakus. Il estime que certains papiers-mouchoirs, notamment les papiers musculaires, pourraient être utilisés dans les salles d'opération d'ici cinq ans. Une utilisation humaine pour les papiers d'ovaires pourrait prendre encore quelques années, dit-il. Dans 20 ans, Jakus a déclaré qu'il aimerait voir les papiers de soie utilisés conjointement avec la technologie d'impression 3D pour créer des structures biologiques complexes. Par exemple, un os imprimé en 3D peut être entouré de muscles et de nerfs en papier absorbant, recréant une jambe gravement endommagée par un accident. Il est également possible d’utiliser un jour la technologie d’impression 3D et les papiers-mouchoirs pour fabriquer des organes complets destinés à la transplantation.
«Fabriquer des papiers-mouchoirs était relativement facile», explique Jakus. "La partie difficile est vraiment de les tester."
La recherche a été publiée plus tôt ce mois-ci dans la revue Advanced Functional Materials .
