Włoscy badacze drukują z odpadu po tofu materiał na przyszłe opatrunki

Wyobraźmy sobie mały, biały krążek wydrukowany na zwykłej drukarce 3D. Jest sprężysty i podziurawiony jak gąbka, bo jego wnętrze tworzy gęsta sieć zakrzywionych kanalików. Na pierwszy rzut oka to kolejny plastikowy gadżet z pracowni. A jednak w tym krążku siedzi coś, co jeszcze niedawno trafiało do kosza albo na paszę: białko z resztek po produkcji tofu.

Zespół z Uniwersytetu Mediolańskiego, Politechniki Mediolańskiej i ośrodka badawczego NeMO Lab przy szpitalu Niguarda opisał ten materiał we wrześniu 2026 roku w czasopiśmie Communications Materials. Badacze pokazali, że krótkie fragmenty białek sojowych da się wtopić w biodegradowalne tworzywo, przepuścić przez wytłaczarkę i dyszę drukarki, a mimo to zachowują one działanie, które w hodowli komórek skóry łagodzi stres oksydacyjny i stan zapalny.

To praca laboratoryjna. Nikt jeszcze nie przyłożył takiego opatrunku do rany człowieka ani zwierzęcia. Warto jednak rozebrać ten krążek na części, bo każda jego warstwa ma osobną historię i osobny problem, który trzeba było rozwiązać.

Warstwa pierwsza: odpad, którego nikt nie chciał

Okara to biała, wilgotna miazga, która zostaje po wyciśnięciu mleka sojowego. Powstaje przy produkcji tofu, napojów sojowych i innych przetworów. Według tradycji tofu robiono w Chinach już ponad dwa tysiące lat temu, więc i okara towarzyszy kuchni od wieków. W Japonii trafia do potraw, ale w przemyśle bywa kłopotem, bo jest mokra i szybko się psuje.

Autorzy przypominają, że okara zawiera sporo białka, tłuszczu, węglowodanów i błonnika. Co roku na świecie wyrzuca się miliony ton resztek z przetwórstwa żywności, choć część z nich mogłaby być źródłem cennych cząsteczek. Okara jest tu dobrym kandydatem, bo powstaje w dużych ilościach i w jednym miejscu, przy zakładzie produkcyjnym.

Liczbą tej warstwy jest więc wiek. Ponad dwa tysiące lat ludzie produkują ten odpad, a jego białko dopiero zaczyna trafiać do materiałów medycznych.

Warstwa druga: białko pocięte na krótkie kawałki

Samo białko z okary niewiele da skórze. Potrzebne są peptydy, czyli krótkie łańcuchy aminokwasów, które powstają, gdy duże białko potnie się enzymami. Takie fragmenty potrafią działać przeciwutleniająco i przeciwzapalnie, co od kilku lat interesuje producentów kosmetyków i suplementów.

Grupa Carmen Lammi z Wydziału Nauk Farmaceutycznych w Mediolanie zajmuje się tym od kilku lat. W 2024 roku jej zespół opisał w Current Research in Food Science hydrolizat białek okary, który w testach chemicznych wyłapywał wolne rodniki i działał na komórki jelita. Nowa praca idzie dalej i sprawdza komórki skóry.

Przepis jest dwuetapowy. Najpierw białko trawi papaina, enzym z papai, przez pięć godzin w 65 stopniach. Potem do pracy rusza alkalaza, enzym bakteryjny, przez cztery godziny w 50 stopniach. Na końcu mieszanina przechodzi przez filtr, który przepuszcza tylko cząsteczki mniejsze niż 3 kilodaltony. Zostają więc małe i średnie peptydy, a cały produkt badacze nazywają hydrolizatem okary.

Ten hydrolizat sprawdzono na fibroblastach, czyli komórkach skóry właściwej, które budują jej rusztowanie i biorą udział w gojeniu. Nie szkodził im w żadnym z badanych stężeń, od 0,1 do 10 miligramów na mililitr. Gdy komórki zalano nadtlenkiem wodoru, poziom reaktywnych form tlenu wzrósł do 218 procent wartości wyjściowej. Hydrolizat w dawce 1 miligrama na mililitr sprowadził go do 106 procent, czyli prawie do normy.

Najciekawszy był test zarysowania. Badacze robią w warstwie komórek rysę i patrzą, jak szybko komórki ją zarastają. Zdrowe fibroblasty zamknęły w ciągu doby 92 procent szczeliny. Po dodaniu białka zapalnego TNF-α tylko 41 procent. Z hydrolizatem okary prawie 68 procent. Nie wrócono więc do pełnej sprawności, ale szkody wywołanej stanem zapalnym było wyraźnie mniej.

Warstwa trzecia: tworzywo, które powoli znika

Peptydy mają jedną wadę. Są nietrwałe, szybko się rozkładają i trudno je dostarczać w jedno miejsce przez dłuższy czas. Trzeba je więc w czymś zamknąć i oddawać powoli. Tu na scenę wchodzi polikaprolakton, w skrócie PCL.

To tworzywo otrzymano w latach 30. XX wieku w laboratorium Wallace'a Carothersa w firmie DuPont, tej samej, która dała światu nylon. Długo pozostawał w cieniu innych tworzyw, ale z czasem docenili go lekarze i inżynierowie tkanek. Jest biozgodny, rozkłada się w organizmie i w środowisku, a do tego mięknie w niskiej temperaturze, więc dobrze znosi druk 3D. Z PCL robi się już między innymi rusztowania dla kości i nośniki leków.

Włosi rozpuścili peptydy w mieszaninie alkoholu izopropylowego i wody, wsypali do roztworu granulki PCL i mieszali przez dwanaście godzin, aż alkohol odparował. Peptydy osiadły na granulkach. Potem materiał suszono przez pięć godzin w 40 stopniach. Gotowa mieszanka to 100 gramów PCL na 25 gramów peptydów, czyli mniej więcej jedna piąta masy przypada na białko z odpadu.

Liczbą tej warstwy jest sztywność. Czyste tworzywo miało moduł sprężystości około 564 megapaskali, mieszanka z peptydami około 594. Różnica mieści się w rozrzucie pomiarów, więc materiał jest tak samo sztywny. Peptydy obniżyły za to naprężenie, przy którym tworzywo zaczyna się trwale odkształcać, z 21 do 17 megapaskali. Zachowują się więc trochę jak zmiękczacz. Badania rentgenowskie i termiczne pokazały, że wewnętrzny porządek kryształów PCL się nie zmienił.

Warstwa czwarta: drut z drukarki i sieć kanalików

Z granulek trzeba zrobić filament, czyli cienki pręt nawinięty na szpulę, który drukarka topi w dyszy. Zespół inżynierów Sereny Graziosi z Politechniki Mediolańskiej miał już przepis. W grudniu 2025 roku opisał w Scientific Reports podobny filament z PCL i peptydów kolagenowych.

Przy okarze ten przepis prawie się sprawdził. Temperaturę wytłaczania, 130 stopni, i prędkość ślimaka zostawiono bez zmian. Kłopot sprawiło tempo, w jakim maszyna wyciąga pręt. Peptydy obniżyły lepkość stopionego tworzywa i filament robił się nierówny. Inżynierowie przełączyli wytłaczarkę w tryb ręczny i ustawili prędkość na 0,52 metra na minutę. Z 40 gramów granulek wyszło niespełna 13 metrów pręta o średnicy 1,76 milimetra, czyli praktycznie tej samej co w sklepowych szpulach.

Najważniejsza liczba tej warstwy to margines bezpieczeństwa. Same peptydy zaczynają się rozkładać w temperaturze około 190–200 stopni. Drukarka pracowała w 165 stopniach. Zapas wynosił więc 25–35 stopni. Autorzy uczciwie zaznaczają, że pomiar masy nie mówi, czy peptydy nadal działają. To trzeba było sprawdzić osobno.

Pod mikroskopem elektronowym w filamencie widać drobne włókienka o długości około 13 mikrometrów, prawdopodobnie skupiska peptydów, rozłożone równomiernie. Są też mikroskopijne pęcherzyki o średnicy około 2 mikrometrów, które zostawiła odparowująca resztka wody. Autorzy sugerują, że taka porowatość może nawet pomagać komórkom się zagnieździć, ale tego nie badali.

Na koniec zespół wydrukował na drukarce Prusa XL pięć skomplikowanych struktur o nazwach gyroid, diament, plaster miodu z gyroidem, Split-P i lidinoid. To powierzchnie matematyczne, które tworzą gęstą sieć połączonych kanalików. Wszystkie wyszły bez zawalonych warstw i większych wad. Dla opatrunku to ważne, bo taką geometrię można dopasować do kształtu ciała i do tego, ile płynu ma przepuszczać.

Warstwa piąta: czy po druku coś jeszcze działa

To jest serce całej pracy. Można ładnie wydrukować tworzywo z peptydami, ale jeśli gorąca dysza zniszczy ich działanie, zostaje zwykły plastik.

Badacze zanurzyli wydrukowane próbki w pożywce i zmierzyli, ile peptydów z nich wychodzi. Po 24 i 48 godzinach ilość uwolnionego białka rosła, więc materiał oddaje je stopniowo. Fibroblasty hodowane przy wydrukach z mieszanki miały się dobrze, podobnie jak przy czystym PCL.

Potem powtórzono testy z pierwszej części, tyle że zamiast roztworu hydrolizatu do komórek trafiał wydruk. Nadtlenek wodoru podniósł poziom reaktywnych form tlenu do 344 procent. Czysty PCL nic tu nie zmienił. Wydruk z peptydami obniżył stres oksydacyjny o ponad 30 procent względem czystego tworzywa. Białko zapalne TNF-α komórki wydzielały w ilości 120 procent normy, przy czystym PCL 111 procent, a przy wydruku z peptydami 96 procent, czyli prawie tyle, ile zdrowe komórki.

W teście zarysowania w obecności TNF-α szczelina zarosła w 65 procentach. Przy czystym PCL wynik się praktycznie nie poprawił. Przy wydruku z peptydami komórki zamknęły rysę w 83,5 procentach, wobec 91 procent w zdrowej hodowli. Peptydy przetrwały więc wytłaczanie i druk, a ich działanie w komórkach było podobne do działania samego hydrolizatu.

Czego ten krążek jeszcze nie umie

Rozbierając ten krążek na warstwy, łatwo zapomnieć, gdzie kończy się dowód. Wszystkie testy biologiczne zrobiono na jednej linii komórkowej, fibroblastach BJ-5ta, w plastikowych dołkach. Test zarysowania to model, a nie rana. Nikt nie sprawdził jeszcze, co dzieje się z takim materiałem na żywej skórze, w obecności bakterii, ropy i opatrunku, który trzeba zmieniać.

Autorzy sami piszą, że potrzebne są badania na zwierzętach i badania kliniczne. Chcą też lepiej dobrać ilość peptydów i tempo ich uwalniania. Zaznaczają, że trzeba dopiero sprawdzić, czy proces da się powtarzać na dużą skalę, bo filament powstawał na laboratoryjnej wytłaczarce, w porcjach po 40 gramów.

Dlatego oceniamy tę technologię na TRL 3. Działanie potwierdzono w laboratorium, ale do prototypu wyrobu medycznego daleko.

Cel jest jednak konkretny. Praca powstała w projekcie 3DBioPad, finansowanym przez Unię Europejską z funduszu NextGenerationEU we włoskim programie PRIN. Według komunikatu Politechniki Mediolańskiej projekt ma dać spersonalizowane podkładki do miejscowego łagodzenia bólu przy karmieniu piersią i po operacji raka piersi. Według tego samego komunikatu następnym krokiem jest wydrukowanie fantomu, czyli sztucznego modelu skóry piersi, na którym materiał przejdzie kolejne próby. Tych zastosowań sam artykuł naukowy jeszcze nie testuje.

Co z tego dla Polski

Ta historia łączy trzy branże, które w Polsce dobrze znamy. Pierwsza to przetwórstwo żywności i rosnący rynek napojów roślinnych. Każdy litr napoju sojowego zostawia po sobie okarę, którą producent musi jakoś zagospodarować. Pomysł, by z odpadu wyciągać peptydy, jest prosty do przeniesienia na inne resztki, jak wytłoki po owocach czy otręby.

Druga branża to wyroby opatrunkowe. W Polsce działają duzi producenci, na przykład toruńskie TZMO. Opatrunki, które same oddają substancje czynne, to segment, w którym liczy się każda przewaga, a pochodzenie z odpadu dobrze wygląda w raportach o zrównoważonym rozwoju.

Trzecia to druk 3D. Mamy własnych producentów drukarek, na przykład olsztyński Zortrax, i coraz więcej szpitali drukuje modele i pomoce dla pacjentów. Filament z aktywnym białkiem to produkt, który wymaga współpracy technologów żywności, farmaceutów i inżynierów, czyli takiego zespołu, jaki zebrał się w Mediolanie.

Włoska praca pokazuje też coś o pieniądzach. Projekt sfinansowano z funduszu odbudowy po pandemii, który i w Polsce płynie do nauki przez Krajowy Plan Odbudowy. To dobry wzór interdyscyplinarnego projektu, który da się napisać i u nas.

Krążek jeszcze raz

Wróćmy do białego krążka z gąbczastym wnętrzem. Na zewnątrz to tworzywo znane od ponad 90 lat. W środku siedzą krótkie kawałki białka z miazgi, którą zakład produkcyjny chciał się pozbyć. Między nimi jest sieć kanalików zaprojektowana na komputerze i drobne pęcherzyki po odparowanej wodzie.

Każda z tych warstw przeszła swój test. Odpad dał białko. Enzymy pocięły je na peptydy, które w komórkach skóry gaszą stan zapalny. Tworzywo przyjęło peptydy, nie tracąc sztywności. Drukarka przepuściła je przez dyszę w bezpiecznej temperaturze. A komórki przy gotowym wydruku zarastały rysę niemal w tempie zdrowych.

Brakuje ostatniej warstwy, najtrudniejszej: prawdziwej skóry. Dopiero ona pokaże, czy plaster z resztek po tofu to wyrób medyczny, czy tylko zgrabny eksperyment.

Bibliografia

1. Lammi C., Bollati C., Cantella S., d'Adduzio L., Fanzaga M., Viganò R., Graziosi S., Pugliese R. Upcycling soybean okara proteins into 3D printable bioactive peptide-enhanced PCL composite for wound-care applications. Communications Materials (2026). DOI: 10.1038/s43246-026-01348-x
2. d'Adduzio L., Fanzaga M., i in. Ultrasonication coupled to enzymatic hydrolysis of soybean okara proteins for producing bioactive and bioavailable peptides. Current Research in Food Science 9, 100919 (2024). DOI: 10.1016/j.crfs.2024.100919
3. Cantella S., i in. Development of a 3D-printable bioactive polycaprolactone–collagen peptides filament for biomedical applications. Scientific Reports 15, 44513 (2025). DOI: 10.1038/s41598-025-28030-5
4. Politecnico di Milano. Soybean waste yields 3D-printable material that could help repair skin. Phys.org, 20.10.2026. phys.org