Origami - a arte japonesa de dobrar papel em formas e figuras - remonta ao século VI. Na UMass Lowell, são pesquisadores inspiradores à medida que desenvolvem uma solução do século 21 para a escassez de doadores de tecidos e órgãos.

Gulden Camci-Unal, um professor assistente de engenharia química, e sua equipe de estudantes pesquisadores estão projetando novos biomateriais que um dia poderão ser usados ​​para reparar, substituir ou regenerar a pele, osso, cartilagem, válvulas do coração, músculo cardíaco e vasos sanguíneos, e em outras aplicações.

Usando origami como inspiração, Camci-Unal e sua equipe estão usando papel comum para criar andaimes em escala centimétrica onde as células podem crescer e, em seguida, aplicando técnicas de microfabricação para gerar novos biomateriais conhecidos como miméticos de tecido.

"O papel é de baixo custo, material amplamente disponível e extremamente flexível que pode ser facilmente fabricado em estruturas tridimensionais de várias formas, tamanhos e configurações, "disse Camci-Unal.

A equipe usa papel dobrado em origami para cultivar células ósseas, chamados osteoblastos, que produzem a matriz que é depositada com minerais para formar o osso. O papel pode então ser implantado para tratar pacientes, incluindo aqueles que sofrem de danos causados ​​por doenças, degeneração ou trauma, ou defeitos ósseos, como tamanhos e formas irregulares.

Até aqui, a pesquisa da equipe indica que os implantes são biocompatíveis, ou seja, não se espera que sejam rejeitados pelo sistema imunológico do corpo, de acordo com Camci-Unal.

A equipe também está usando sua pesquisa em papel para aprender sobre o comportamento das células do câncer de pulmão.

"Biópsias de tumor de pacientes podem crescer em nosso sistema e, em seguida, essas células podem ser expostas a diferentes drogas de quimioterapia ou doses de radiação para descobrir qual tratamento específico funcionaria melhor para o paciente, "disse Camci-Unal, que se juntou ao corpo docente da UMass Lowell em 2016.

O grupo de pesquisa Camci-Unal também está desenvolvendo baixo custo, plataformas baseadas em papel para diagnóstico de doenças em pontos de atendimento. Seus biossensores podem ser usados ​​para determinar se um paciente tem uma doença específica.

Além do papel, Camci-Unal e sua equipe estão usando hidrogéis - flexíveis, materiais moles que se assemelham a gelatina e são feitos principalmente de água - em pesquisas relacionadas a tecidos para uma variedade de usos, incluindo cuidados com feridas.

"Seu físico, as propriedades químicas e biológicas podem ser adaptadas para caber em várias aplicações de engenharia de tecidos, "ela disse." No entanto, os hidrogéis têm propriedades mecânicas relativamente fracas, então eles tendem a não ser tão fáceis de manusear e manipular quando são grandes, folhas muito finas. "

Ao combinar hidrogéis carregados com células com folhas de papel, A Camci-Unal é capaz de criar estruturas de suporte suficientemente fortes que podem ser usadas para engenharia de tecidos. Outros pesquisadores desenvolveram estruturas 3-D a partir de materiais sintéticos como polímeros, cerâmica e metais para células de cultura, mas a maioria desses materiais tradicionais não se assemelha muito aos arredores dos tecidos nativos, ela explicou.

"Nossa equipe começou recentemente a se envolver na pesquisa de cura de feridas, também. Nosso objetivo final é melhorar a saúde humana e a qualidade de vida, "Camci-Unal disse.

Camci-Unal e três de seus alunos - estudante de biologia Kierra Walsh de Billerica e Xinchen Wu e Sanika Suvarnapathaki, ambos de Lowell e Ph.D. estudantes de engenharia biomédica e biotecnologia - discutiram o uso de documentos baseados em papel, Plataformas 3-D para culturas de células e outras aplicações biomédicas em um artigo de 24 de janeiro na MRS Communications , um jornal acadêmico revisado por pares usado por pesquisadores em todo o mundo para a rápida disseminação de avanços na ciência dos materiais.