Вчені вперше створили біоінженерію рогівки людини за допомогою техніки 3D-друку, яка може стати стимулом для трансплантації рогівки.
Рогівка - це прозорий куполоподібна зовнішня оболонка ока. Рогівка є першою лінзою, через яку проходить світло перед тим, як потрапити на сітківку в задній частині ока. Рогівка відіграє дуже важливу роль у фокусуванні зору, пропускаючи заломлюване світло. Це також забезпечує захист наших очей, і будь-яке пошкодження або травма може призвести до серйозного погіршення зору та навіть до сліпоти. За даними ВООЗ, близько 10 мільйонів людей у всьому світі потребують хірургічного втручання, щоб запобігти рогівковій сліпоті, спричиненій таким захворюванням, як трахома або інші очей розлад. П'ять мільйонів людей страждають від повної сліпоти, спричиненої рубцями на рогівці внаслідок опіків, садна чи інших захворювань. Єдиним способом лікування пошкодженої рогівки є прийом a трансплантація рогівкиоднак попит на трансплантацію рогівки перевищує пропозицію. Крім того, існує багато ризиків/ускладнень, пов’язаних з трансплантацією рогівки, включаючи інфекцію ока, використання швів тощо. Найсуттєвішою та серйозною проблемою є те, що іноді донорська тканина (рогівки) відторгається після трансплантації. Це небезпечна ситуація, і хоча вона рідко трапляється у 5-30 відсотках pacientes.
Перша 3D-друкована рогівка людини
У дослідженні, опублікованому в Експериментальне дослідження очей, вчені з Університету Ньюкасла, Великобританія на той час використовували техніку тривимірного (3D) друку для виготовлення або «виготовлення» рогівки для людського ока, і це могло б бути благом для отримання рогівки для трансплантації. Використовуючи добре відпрацьовану технологію 3D біодруку, дослідники використовували стовбурові клітини (оф рогівка людини) зі здорової донорської рогівки, і вони змішали їх з альгінатом і колагеном, щоб створити розчин, який можна було б роздрукувати. Це рішення, яке називається біочорнило, є найважливішою вимогою для друку будь-чого в 3D. Біодрук — це розширення традиційного 3D-друку, але застосовується до біологічних живих матеріалів, і тому замість нього потрібно використовувати біочорнило, яке складається з «структур живих клітин». Їх унікальний гель, що складається з альгінату та колагену, здатний підтримувати життєдіяльність стовбурових клітин і в той же час виробляти матеріал, який достатньо твердий, щоб зберігати форму, але все ще м’який, щоб його можна було видавити з 3D-принтера. Дослідники використовували простий, недорогий 3D біо-принтер, в якому біочорнило, яке вони приготували, було успішно організовано в концентричні кола, щоб сформувати куполоподібну форму штучна рогівка. Була досягнута характерна «вигнута форма» рогівки, що робить це дослідження успішним. Ця процедура друку зайняла менше 10 хвилин. Потім було видно, що стовбурові клітини ростуть.
З часів популярності 3D Біодрук зріс, дослідники шукали найкраще підходяще ідеальне біочорнило для можливого й ефективного виготовлення рогівки. Ця група в Університеті Ньюкасла взяла на себе лідерство і досягла цього. Та ж група дослідників раніше показала, що вони підтримували життя клітин протягом кількох тижнів при кімнатній температурі в простому гелі з альгінату та колагену. За допомогою цього дослідження вони змогли перенести цю придатну для використання рогівку з клітинами, що залишаються життєздатними на рівні 83 відсотків протягом одного тижня. Таким чином, тканини можна друкувати без занепокоєння, чи виростуть вони чи ні (тобто залишаться живими), оскільки обидві речі доступні на одному носії.
Виготовлення специфічної для пацієнта рогівки
Дослідники також показали в цьому дослідженні, що рогівка може бути створена відповідно до індивідуальних потреб кожного пацієнта. Спочатку сканується око пацієнта, яке генерує дані, щоб узгодити «друк рогівки» з точними формами та розмірами, які потрібні. Розміри беруться з фактичної рогівки, що робить друк дуже точним і здійсненним. Технологія 3D-друку була випробувана на виробництві штучний серця та деяких інших тканин. Плоскі тканини були створені в минулому, але, за словами авторів, це перший раз, коли рогівки у формі «форми» були створені. Незважаючи на те, що для цього методу все ще потрібна здорова донорська рогівка, стовбурові клітини успішно використовуються для зростання в штучній рогівці. Одна здорова рогівка просто не «замінить» пошкоджену, але ми могли б виростити достатню кількість клітин з однієї донорської рогівки, щоб надрукувати 50 штучних рогівок. Це буде набагато більш вигідним сценарієм, ніж просто зробити одну пересадку.
Future
Це дослідження все ще знаходиться на попередній стадії, і рогівки, надруковані на 3D-друку, потребують додаткової оцінки. Дослідники стверджують, що їхня робота займе кілька років, перш ніж таку штучну рогівку можна буде використовувати для трансплантації, оскільки випробування на тваринах і на людях ще не проводяться. Також необхідно перевірити, чи цей матеріал функціональний і чи потрібно багато тонкого налаштування. Дослідники впевнені, що ці штучні рогівки будуть доступні для практичного використання протягом наступних 5 років. Наявність технології 3D-друку зараз не є проблемою, оскільки вона стала недорогою, а біодрук активно розвивається, і через кілька років можуть бути доступні стандартні процедури. Зараз більше уваги приділяється використанню стовбурових клітин для відновлення або заміни пошкоджених тканин, тоді як аспект друку методу в основному спрощений.
Це дослідження є значним кроком до рішення, яке може дати нам необмежену кількість рогівок для трансплантації по всьому світу. Крім того, дослідники з італійської компанії думають про те, щоб в кінцевому підсумку створити «3D-друковані очі», які були б побудовані подібним чином за допомогою потенційних біочорнила, які охоплюють очевидні клітини, необхідні для заміни тих, що знаходяться в натуральному наборі очей. . Біочорнила можуть варіюватися в різних комбінаціях залежно від конкретних вимог. Вони мають на меті вивести ці «штучні очі» на ринок до 2027 року. Дослідження створило найсучаснішу форму штучної рогівки і підкреслило біодрук як потенційне рішення для дефіциту органів і тканин.
***
{Ви можете прочитати оригінальну дослідницьку роботу, натиснувши посилання DOI, наведене нижче в списку цитованих джерел(ів)}
Джерела
Ісааксон А та ін. 2018. 3D біодрук еквівалента строми рогівки. Експериментальне дослідження очей.
https://doi.org/10.1016/j.exer.2018.05.010
