A tudósok most először készítettek biotechnológiával emberi szaruhártyát 3D nyomtatási technikával, amely lendületet adhat a szaruhártya-átültetésnek.
A szaruhártya az átlátszó a szem kupola alakú legkülső rétege. A szaruhártya az első lencse, amelyen áthalad a fény, mielőtt elérné a szem hátsó részén található retinát. A szaruhártya nagyon fontos szerepet játszik a látás fókuszálásában a megtörő fény áteresztésével. Ezenkívül védelmet nyújt a szemünknek, és bármilyen károsodás vagy sérülés súlyos látásromlást és akár vakságot is okozhat. A WHO szerint világszerte körülbelül 10 millió embernek van szüksége műtétre a szaruhártya-vakság megelőzésére, amelyet olyan betegségek okoznak, mint a trachoma vagy más betegségek. szem rendellenesség. Ötmillió ember szenved teljes vakságban, amelyet a szaruhártya égési sérülések, horzsolás vagy más állapot miatti hegesedése okoz. A sérült szaruhártya egyetlen kezelése az, hogy a szaruhártya-transzplantációszaruhártya-transzplantáció esetén azonban a kereslet meghaladja a kínálatot. Emellett számos kockázat/szövődmény jár a szaruhártya-transzplantációval, beleértve a szemfertőzést, az öltések használatát stb. A legjelentősebb és legsúlyosabb probléma az, hogy néha a donorszövet (a szaruhártya) kilökődik az átültetés után. Ez egy bizonytalan helyzet, és bár ritka, az esetek 5-30 százalékában fordul elő betegek.
Az első 3D nyomtatott emberi szaruhártya
Egy tanulmány Kísérleti szemkutatás, a Newcastle Egyetem (Egyesült Királyság) tudósai egy ideig a háromdimenziós (3D) nyomtatási technikát használták az emberi szem szaruhártya előállítására vagy „előállítására”, és ez jótékony hatású lehet a szaruhártya transzplantációra való beszerzésében. A jól bevált 3D bionyomtatási technológia segítségével a kutatók őssejteket használtak (pl emberi szaruhártya) egészséges donor szaruhártyájából, és algináttal és kollagénnel keverték össze, hogy nyomtatható oldatot hozzanak létre. Ez a bio-tintának nevezett megoldás a legfontosabb követelmény minden 3D-s nyomtatáshoz. A bionyomtatás a hagyományos 3D nyomtatás kiterjesztése, de biológiailag élő anyagokra alkalmazzák, ezért kell helyette biotintát használni, amely „élő sejtstruktúrákból” áll. Egyedülálló – alginátból és kollagénből álló – zseléjük képes életben tartani az őssejteket, és egyúttal olyan anyagot is előállítani, amely elég szilárd ahhoz, hogy alakját megtartsa, de még mindig puha ahhoz, hogy ki tudja préselni a 3D nyomtatóból. A kutatók egy egyszerű, olcsó 3D bionyomtatót használtak, amelyben az általuk elkészített biotintát sikeresen koncentrikus körökbe rendezték, hogy egy kupola alakot alkossanak. mesterséges szaruhártya. Elértük a szaruhártya jellegzetes „görbült alakját”, ami sikeressé teszi ezt a vizsgálatot. Ez a nyomtatási eljárás kevesebb mint 10 percig tartott. Ezután az őssejtek növekedni látszottak.
Népszerűsége óta 3D A bionyomtatás elterjedt, a kutatók arra törekedtek, hogy megtalálják a legmegfelelőbb ideális biotintát a szaruhártya megvalósítható és hatékony előállításához. Ez a csoport a Newcastle Egyetemen átvette a vezetést és elérte. Ugyanez a kutatócsoport korábban kimutatta, hogy néhány hétig szobahőmérsékleten tartották életben a sejteket egy egyszerű alginát- és kollagéngélben. Ezzel a vizsgálattal sikerült átvinniük ezt a használható szaruhártyát úgy, hogy a sejtek egy hétig 83 százalékban életképesek maradtak. Tehát a szövetek kinyomtathatók anélkül, hogy aggódnának, hogy növekedni fognak-e vagy sem (azaz életben maradnak), mivel mindkét dolog elérhető ugyanabban a közegben.
Betegspecifikus szaruhártya készítése
A kutatók azt is kimutatták ebben a tanulmányban, hogy a szaruhártya úgy építhető fel, hogy megfeleljen az egyes betegek egyedi igényeinek. Először a páciens szemét szkenneljük, amely adatokat generál, hogy a „nyomtatott szaruhártya” pontosan illeszkedjen a kívánt alakhoz és mérethez. A méreteket magából a szaruhártyából veszik, ami nagyon pontossá és kivitelezhetővé teszi a nyomtatást. A 3D nyomtatási technológiát a gyártás során tesztelték mesterséges szív és néhány más szövet. Lapos szöveteket korábban is hoztak létre, de a szerzők szerint ez az első alkalom, hogy "formázott" szaruhártyát állítanak elő. Bár ehhez a módszerhez továbbra is egészséges donor szaruhártya szükséges, az őssejteket sikeresen használják fel a mesterséges szaruhártya további sejtjévé történő növekedésére. Egy egészséges szaruhártya nem helyettesíti a sérült szaruhártya, de elegendő sejtet termelhetünk egy adományozott szaruhártyából 50 mesterséges szaruhártya nyomtatásához. Ez sokkal előnyösebb forgatókönyv lesz, mint egyetlen transzplantáció elvégzése.
Jövő
Ez a tanulmány még csak az előzetes szakaszban van, és a 3D nyomtatott szaruhártya további értékelésére van szükség. A kutatók azt állítják, hogy munkájuk több évbe telhet, mire egy ilyen mesterséges szaruhártya átültetésre használható, mivel állat- és emberkísérletek még hátravannak. Azt is ellenőrizni kell, hogy ez az anyag működőképes-e, és sok finomhangolásra van szükség. A kutatók biztosak abban, hogy ezek a mesterséges szaruhártyák a következő 5 éven belül gyakorlati használatra is elérhetők lesznek. A 3D nyomtatási technológia elérhetősége ma már nem jelent problémát, mivel egyre olcsóbb, a bionyomtatás pedig jól fejlődik, és néhány év múlva már szabványos eljárások is elérhetőek lehetnek. Mostanra nagyobb hangsúlyt fektetnek az őssejtek felhasználására a sérült szövetek újjáépítésére vagy pótlására, miközben a módszer nyomtatási aspektusa többnyire egyszerűsített.
Ez a tanulmány jelentős lépés egy olyan megoldás felé, amely világszerte korlátlan mennyiségű szaruhártya-készletet biztosíthat transzplantációhoz. Ezen túlmenően egy olasz cég kutatói abban az irányban gondolkodnak, hogy végül „3D nyomtatott szemeket” hoznak létre, amelyeket hasonló módon készítenének el, potenciális biotintával, amely magában foglalja azokat a nyilvánvaló sejteket, amelyek szükségesek a természetes szemkészletben találhatók pótlásához. . A biotinták különböző kombinációkban változtathatók az egyedi igényektől függően. Céljuk, hogy ezek a „mesterséges szemek” 2027-re megjelenjenek a piacon. A tanulmány előállította a mesterséges szaruhártya legfejlettebb formáját, és kiemelte a bioprintinget, mint lehetséges megoldást a szerv- és szövethiányra.
***
{Az eredeti kutatási cikket a hivatkozott forrás(ok) listájában lent található DOI linkre kattintva olvashatja el}
Forrás (ok)
Isaacson A et al. 2018. A szaruhártya stroma megfelelőjének 3D bionyomtatása. Kísérleti szemkutatás.
https://doi.org/10.1016/j.exer.2018.05.010
