Forskare har för allra första gången biokonstruerat en mänsklig hornhinna med hjälp av 3D-utskriftsteknik som kan vara ett lyft för hornhinnetransplantationer.
Hornhinnan är transparent kupolformade yttersta lagret av ögat. Hornhinnan är den första linsen som ljus passerar innan den träffar näthinnan på baksidan av ögat. Hornhinnan spelar en mycket viktig roll för att fokusera synen genom att sända brytande ljus. Det ger också skydd för vårt öga och alla skador eller skador kan orsaka allvarlig synförsämring och till och med blindhet. Enligt WHO behöver omkring 10 miljoner människor över hela världen operation för att förhindra hornhinneblindhet som orsakas av en sjukdom som trakom eller något annat. ögat oordning. Fem miljoner människor lider av total blindhet orsakad av ärrbildning på hornhinnan på grund av brännskador, nötning eller något annat tillstånd. Den enda behandlingen för en skadad hornhinna är att få en hornhinnetransplantationefterfrågan överstiger dock utbudet vid hornhinnetransplantationer. Det finns också många risker/komplikationer förknippade med hornhinnetransplantationer inklusive ögoninfektion, användning av stygn etc. Det mest betydande och allvarliga problemet är att donatorvävnaden (av hornhinnan) ibland stöts bort efter att transplantationen har utförts. Detta är en prekär situation och även om den är sällsynt händer den hos 5 till 30 procent av patienter.
Första 3D-printade mänskliga hornhinnan
I en studie som publiceras i Experimentell ögonforskning, har forskare vid Newcastle University, Storbritannien för tiden använt den tredimensionella (3D) utskriftstekniken för att producera eller "tillverka" hornhinna för det mänskliga ögat och detta kan vara en välsignelse för att få hornhinnor för transplantation. Med hjälp av den väletablerade 3D bioprinting-tekniken använde forskare stamceller (av mänsklig hornhinna) från en frisk donatorhornhinna och de blandade dem med alginat och kollagen för att skapa en lösning som kunde skrivas ut. Denna lösning som kallas biobläck är det viktigaste kravet för att skriva ut allt i 3D. Bioprinting är en förlängning av traditionell 3D-printing men tillämpas på biologiska levande material och det är därför som istället ett bio-bläck måste användas som består av "levande cellstrukturer". Deras unika gel – bestående av alginat och kollagen – kan hålla stamceller vid liv och samtidigt producera ett material som är tillräckligt fast för att förbli i form men som fortfarande är mjukt för att kunna pressas ut ur en 3D-skrivare. Forskare använde en enkel, billig 3D-bioskrivare där biobläcket som de förberedde framgångsrikt organiserades i koncentriska cirklar för att bilda kupolformen av en konstgjord hornhinna. Den distinkta "böjda formen" på hornhinnan uppnåddes vilket gör denna studie till en framgång. Denna utskrift tog mindre än 10 minuter. Stamcellerna sågs sedan växa.
Ända sedan populariteten av 3D bioprinting har ökat, forskare har letat efter att hitta det bäst lämpade ideala bio-bläcket för att göra hornhinnor på ett genomförbart och effektivt sätt. Denna grupp vid Newcastle University har tagit ledningen och uppnått det. Samma grupp forskare har tidigare visat att de höll celler vid liv i flera veckor i rumstemperatur i en enkel gel av alginat och kollagen. Med denna studie har de kunnat överföra denna användbara hornhinna med celler som förblir livskraftiga på 83 procent under en vecka. Så, vävnader kan skrivas ut utan oro för om de kommer att växa eller inte (dvs. förbli vid liv) eftersom båda sakerna är möjliga i samma medium.
Att göra patientspecifik hornhinna
Forskare har också visat i denna studie att hornhinnan kan byggas för att matcha varje patients unika behov. Först skannas patientens öga vilket genererar data för att matcha "utskriftshornhinnan" till den exakta form och storlek som krävs. Måtten tas från själva hornhinnan, vilket gör utskriften mycket exakt och genomförbar. 3D-utskriftsteknik har testats vid produktion konstgjord hjärta och några andra vävnader. Platta vävnader har skapats tidigare men enligt författarna är det första gången som "formade" hornhinnor produceras. Även om denna metod fortfarande kräver frisk donatorhornhinna, används stamceller framgångsrikt för att växa till fler celler i konstgjord hornhinna. En frisk hornhinna kommer helt enkelt inte att "ersätta" en skadad, men vi skulle kunna odla tillräckligt med celler från en donerad hornhinna för att skriva ut 50 konstgjorda hornhinnor. Detta kommer att vara ett mycket mer fördelaktigt scenario än att bara göra en enda transplantation.
Framtida
Denna studie är fortfarande i ett preliminärt skede och 3D-printade hornhinnor behöver utvärderas ytterligare. Forskare uppger att deras arbete kommer att ta flera år innan en sådan konstgjord hornhinna kan användas för transplantationer eftersom djur- och människoförsök fortfarande ska genomföras. Det måste också kontrolleras om detta material är funktionellt och mycket finjustering behövs. Forskare är övertygade om att dessa konstgjorda hornhinnor kommer att vara tillgängliga för praktisk användning inom de närmaste 5 åren. Tillgängligheten av 3D-utskriftsteknik är inte ett problem nu eftersom det blivit billigt och bioprinting växer fram och det kan finnas standardprocedurer tillgängliga om några år. Mer fokus läggs nu på att använda stamceller för att återuppbygga eller ersätta skadade vävnader medan utskriftsaspekten av metoden mestadels är strömlinjeformad.
Denna studie är ett viktigt steg mot en lösning som kan ge oss ett obegränsat utbud av hornhinnor för transplantation över hela världen. Vidare tänker forskare vid ett italienskt företag i riktning mot att så småningom skapa "3D-tryckta ögon" som skulle konstrueras på liknande sätt genom att använda potentiellt biobläck som omfattar de uppenbara celler som krävs för att ersätta de som finns i en naturlig uppsättning ögon . Biobläcken kan varieras i olika kombinationer beroende på det specifika kravet. De siktar på att ha dessa "konstgjorda ögon" på marknaden år 2027. Studien har producerat den mest avancerade formen av konstgjord hornhinna och har lyft fram bioprinting som en potentiell lösning på organ- och vävnadsbrist.
***
{Du kan läsa den ursprungliga forskningsartikeln genom att klicka på DOI-länken nedan i listan över citerade källor}
Källa (er)
Isaacson A et al. 2018. 3D bioprinting av en hornhinnestroma-ekvivalent. Experimentell ögonforskning.
https://doi.org/10.1016/j.exer.2018.05.010
