اولین قرنیه مصنوعی

دانشمندان برای اولین بار با استفاده از روش چاپ سه بعدی قرنیه انسان را مهندسی زیستی کردند که می تواند تقویت کننده ای برای پیوند قرنیه باشد.

قرنیه است شفاف بیرونی ترین لایه چشم گنبدی شکل. قرنیه اولین عدسی است که نور قبل از برخورد به شبکیه پشت چشم از آن عبور می کند. قرنیه نقش بسیار مهمی در تمرکز بینایی با انتقال نور در حال شکست دارد. همچنین از چشم ما محافظت می کند و هرگونه آسیب یا آسیب می تواند باعث اختلال شدید بینایی و حتی نابینایی شود. طبق گزارش سازمان جهانی بهداشت، حدود 10 میلیون نفر در سراسر جهان برای جلوگیری از کوری قرنیه که در نتیجه بیماری هایی مانند تراخم یا برخی بیماری ها ایجاد می شود، نیاز به جراحی دارند. چشم اختلال پنج میلیون نفر از نابینایی کامل ناشی از زخم قرنیه ناشی از سوختگی، ساییدگی یا برخی شرایط دیگر رنج می برند. تنها راه درمان قرنیه آسیب دیده دریافت الف است پیوند قرنیهبا این حال، تقاضا در پیوند قرنیه از عرضه بیشتر است. همچنین خطرات/عوارض زیادی در پیوند قرنیه از جمله عفونت چشم، استفاده از بخیه و غیره وجود دارد. مهم‌ترین و جدی‌ترین مشکل این است که گاهی پس از انجام پیوند، بافت اهداکننده (قرنیه) پس زده می‌شود. این یک وضعیت مخاطره آمیز است و اگرچه به ندرت در 5 تا 30 درصد موارد اتفاق می افتد pacientes.

اولین پرینت سه بعدی قرنیه انسان

در یک مطالعه منتشر شده در تحقیقات چشم تجربیدانشمندان در دانشگاه نیوکاسل، انگلستان، در آن زمان از روش چاپ سه بعدی (سه بعدی) برای تولید یا "ساخت" قرنیه چشم انسان استفاده می کردند و این می تواند برای گرفتن قرنیه برای پیوند مفید باشد. با استفاده از فناوری پرینت زیستی سه بعدی به خوبی تثبیت شده، محققان از سلول های بنیادی (از قرنیه انسان) از یک قرنیه اهداکننده سالم و آنها را با آلژینات و کلاژن مخلوط کردند تا محلولی ایجاد کنند که قابل چاپ باشد. این راه حل به نام جوهر زیستی مهمترین نیاز برای چاپ هر چیزی به صورت سه بعدی است. چاپ زیستی توسعه‌ای از چاپ سه بعدی سنتی است اما برای مواد زنده بیولوژیکی اعمال می‌شود و به همین دلیل است که باید به جای آن از جوهر زیستی استفاده شود که از "ساختارهای سلول زنده" تشکیل شده است. ژل منحصربه‌فرد آنها - متشکل از آلژینات و کلاژن - قادر است سلول‌های بنیادی را زنده نگه دارد و در عین حال ماده‌ای را تولید کند که به اندازه‌ای سفت باشد که شکل خود را حفظ کند، اما همچنان نرم است تا بتواند از چاپگر سه بعدی فشرده شود. محققان از یک چاپگر زیستی سه بعدی ساده و ارزان استفاده کردند که در آن جوهر زیستی تهیه شده با موفقیت در دایره های متحدالمرکز سازماندهی شد تا شکل گنبدی را تشکیل دهد. قرنیه مصنوعی. "شکل منحنی" متمایز قرنیه به دست آمد که باعث موفقیت این مطالعه شد. این روش چاپ کمتر از 10 دقیقه طول کشید. سپس مشاهده شد که سلول های بنیادی در حال رشد هستند.

از زمان محبوبیت 3D چاپ زیستی افزایش یافته است، محققان به دنبال یافتن بهترین جوهر زیستی ایده آل برای ساختن عملی و کارآمد قرنیه هستند. این گروه در دانشگاه نیوکاسل پیشتاز بوده و به آن دست یافته است. همان گروه از محققان قبلا نشان داده بودند که سلول ها را برای چند هفته در دمای اتاق در یک ژل ساده از آلژینات و کلاژن زنده نگه داشته اند. با این مطالعه، آنها توانستند این قرنیه قابل استفاده را با سلول هایی که در 83 درصد زنده ماندند به مدت یک هفته منتقل کنند. بنابراین، بافت‌ها را می‌توان بدون نگرانی از رشد یا عدم رشد (یعنی زنده ماندن) چاپ کرد، زیرا هر دو چیز در یک رسانه قابل دستیابی هستند.

ساخت قرنیه مخصوص بیمار

محققان همچنین در این مطالعه نشان داده‌اند که قرنیه می‌تواند مطابق با نیازهای منحصر به فرد هر بیمار ساخته شود. ابتدا چشم بیمار اسکن می شود که داده هایی را برای تطبیق «قرنیه چاپی» با شکل و اندازه دقیق مورد نیاز تولید می کند. ابعاد از خود قرنیه واقعی گرفته می شود که چاپ را بسیار دقیق و امکان پذیر می کند. فناوری چاپ سه بعدی در تولید آزمایش شده است مصنوعی قلب و برخی بافت های دیگر بافت‌های مسطح در گذشته ایجاد شده‌اند، اما به گفته نویسندگان این اولین بار است که قرنیه‌های «شکل» تولید می‌شوند. اگرچه این روش هنوز به قرنیه اهداکننده سالم نیاز دارد، اما از سلول‌های بنیادی برای رشد سلول‌های بیشتری در قرنیه مصنوعی استفاده می‌شود. یک قرنیه سالم فقط جای قرنیه آسیب دیده را نمی گیرد، اما می توانیم سلول های کافی را از یک قرنیه اهدایی برای چاپ 50 قرنیه مصنوعی رشد دهیم. این سناریوی بسیار مفیدتر از انجام یک پیوند واحد خواهد بود.

آینده

این مطالعه هنوز در مرحله مقدماتی است و قرنیه های پرینت سه بعدی نیاز به ارزیابی بیشتر دارند. محققان بیان می‌کنند که کار آنها چندین سال طول می‌کشد تا بتوان از چنین قرنیه مصنوعی برای پیوند استفاده کرد، زیرا هنوز آزمایش‌هایی روی حیوانات و انسان‌ها باید انجام شود. همچنین باید بررسی شود که آیا این ماده کاربردی است و نیاز به تنظیم دقیق زیادی دارد. محققان اطمینان دارند که این قرنیه های مصنوعی تا 3 سال آینده برای استفاده عملی در دسترس خواهند بود. در دسترس بودن فناوری پرینت سه بعدی اکنون مشکلی نیست زیرا ارزان شده است و چاپ زیستی به خوبی در حال ظهور است و ممکن است در چند سال آینده رویه های استانداردی در دسترس باشد. در حال حاضر تمرکز بیشتر روی استفاده از سلول‌های بنیادی برای بازسازی یا جایگزینی بافت‌های آسیب‌دیده است، در حالی که جنبه چاپ این روش عمدتاً ساده است.

این مطالعه گامی مهم به سوی راه حلی است که می تواند عرضه نامحدود قرنیه برای پیوند در سراسر جهان را به ما بدهد. علاوه بر این، محققان یک شرکت ایتالیایی در حال فکر کردن در جهت ایجاد "چشم های چاپ شده سه بعدی" هستند که به روشی مشابه با استفاده از جوهر زیستی بالقوه ساخته می شود که شامل سلول های واضح مورد نیاز برای جایگزینی چشم های موجود در مجموعه طبیعی چشم ها می شود. . جوهرهای زیستی بسته به نیاز خاص می توانند در ترکیبات مختلف متفاوت باشند. آنها قصد دارند تا سال 3 این "چشم های مصنوعی" را در بازار داشته باشند. این مطالعه پیشرفته ترین شکل قرنیه مصنوعی را تولید کرده است و چاپ زیستی را به عنوان راه حل بالقوه برای کمبود اندام ها و بافت ها برجسته کرده است.

***

{شما می‌توانید مقاله پژوهشی اصلی را با کلیک بر روی پیوند DOI که در فهرست منابع ذکر شده در زیر آمده است بخوانید}

منبع (ها)

ایزاکسون و همکاران 2018. بیوپینت سه بعدی معادل استرومای قرنیه. تحقیقات چشم تجربی.
https://doi.org/10.1016/j.exer.2018.05.010