Учените за първи път са създали биоинженерство на човешка роговица, използвайки техника за 3D печат, която може да бъде стимул за трансплантации на роговицата.
Роговицата е прозрачният куполообразен най-външен слой на окото. Роговицата е първата леща, през която преминава светлината, преди да удари ретината в задната част на окото. Роговицата играе много важна роля при фокусирането на зрението чрез предаване на пречупваща светлина. Освен това осигурява защита на нашето око и всяко увреждане или нараняване може да причини сериозно увреждане на зрението и дори слепота. Според СЗО около 10 милиона души по света се нуждаят от операция за предотвратяване на слепота на роговицата, която е причинена в резултат на заболяване като трахома или някакво очно заболяване. Пет милиона души страдат от пълна слепота, причинена от белези на роговицата поради изгаряния, ожулвания или някакво друго състояние. Единственото лечение за увредена роговица е да получите a трансплантация на роговица, обаче, търсенето надвишава предлагането при трансплантации на роговица. Също така има много рискове/усложнения, свързани с трансплантациите на роговицата, включително инфекция на очите, използване на шевове и т.н. Най-значимият и сериозен проблем е, че понякога донорната тъкан (на роговицата) се отхвърля след извършване на трансплантацията. Това е несигурна ситуация и макар и рядко, се случва при 5 до 30 процента от пациентите.
Първата 3D отпечатана човешка роговица
В проучване, публикувано в Експериментално изследване на окото, учени от университета в Нюкасъл, Обединеното кралство за времето са използвали техниката на триизмерен (3D) печат за производство или „производство“ на роговица за човешкото око и това може да бъде благодат за получаване на роговици за трансплантация. Използвайки добре установената технология за 3D биопринтиране, изследователите са използвали стволови клетки (от човешка роговица) от здрава донорна роговица и ги смесват с алгинат и колаген, за да създадат разтвор, който може да бъде отпечатан. Това решение, наречено био-мастило, е най-важното изискване за отпечатване на всичко в 3D. Биопечатът е продължение на традиционния 3D печат, но се прилага към биологични живи материали и затова вместо това трябва да се използва биомастило, което се състои от „структури на живи клетки“. Техният уникален гел – състоящ се от алгинат и колаген – е в състояние да поддържа живи стволовите клетки и в същото време да произвежда материал, който е достатъчно твърд, за да остане във форма, но все пак е мек, за да може да бъде изстискан от 3D принтер. Изследователите са използвали прост, евтин 3D биопринтер, в който приготвеното от тях биомастило е успешно организирано в концентрични кръгове, за да образува куполообразна форма на изкуствена роговица. Беше постигната отличителната „извита форма“ на роговицата, което прави това изследване успешно. Тази процедура за печат отне по-малко от 10 минути. Тогава се видя, че стволовите клетки растат.
Откакто популярността на 3D биопринтирането нарасна, изследователите се стремят да намерят най-подходящото идеално биомастило за възможно и ефективно създаване на роговица. Тази група от университета в Нюкасъл пое водещата роля и я постигна. Същата група изследователи по-рано показаха, че поддържат клетките живи в продължение на няколко седмици при стайна температура в обикновен гел от алгинат и колаген. С това проучване те са успели да прехвърлят тази използваема роговица, като клетките остават жизнеспособни при 83 процента за една седмица. Така че тъканите могат да бъдат отпечатани без притеснение дали ще растат или не (т.е. да останат живи), тъй като и двете неща са постижими в една и съща среда.
Изработване на специфична за пациента роговица
Изследователите също така показаха в това проучване, че роговицата може да бъде изградена, за да отговаря на уникалните изисквания на всеки пациент. Първо, окото на пациента се сканира, което генерира данни, които да съпоставят "отпечатъка на роговицата" с точната форма и размер, който се изисква. Размерите са взети от самата роговица, което след това прави печата много точен и осъществим. Технологията за 3D печат е тествана при производството изкуствен сърцето и някои други тъкани. Плоски тъкани са били създавани в миналото, но според авторите това е първият път, когато се произвеждат „оформени“ роговици. Въпреки че този метод все още изисква здрава донорна роговица, стволовите клетки се използват успешно, за да растат в повече клетки в изкуствена роговица. Една здрава роговица просто няма да „замени“ увредена, но бихме могли да отгледаме достатъчно клетки от една дарена роговица, за да отпечатаме 50 изкуствени роговици. Това ще бъде много по-полезен сценарий, отколкото просто да направите една трансплантация.
Бъдеще
Това проучване все още е на предварителен етап и 3D отпечатаните роговици трябва да бъдат допълнително оценени. Изследователите заявяват, че работата им ще отнеме няколко години, преди такава изкуствена роговица да може да се използва за трансплантации, тъй като все още предстои да се провеждат опити върху животни и хора. Също така трябва да се провери дали този материал е функционален и са необходими много фини настройки. Изследователите са уверени, че тези изкуствени роговици ще бъдат достъпни за практическа употреба през следващите 5 години. Наличността на технологията за 3D печат не е проблем сега, тъй като тя става евтина, а биопринтирането се развива добре и може да има стандартни процедури, налични след няколко години. Сега се фокусира повече върху използването на стволови клетки за възстановяване или замяна на увредени тъкани, докато аспектът на печата на метода е предимно рационализиран.
Това проучване е значителна стъпка към решение, което може да ни даде неограничени доставки на роговици за трансплантация по целия свят. Освен това, изследователи от италианска компания мислят в посока на евентуално създаване на „3D отпечатани очи“, които биха били конструирани по подобен начин чрез използване на потенциално био-мастило, което обхваща очевидните клетки, необходими за замяна на тези, открити в естествен набор от очи. . Био-мастилата могат да бъдат разнообразни в различни комбинации в зависимост от конкретното изискване. Те се стремят да имат тези „изкуствени очи“ на пазара до 2027 г. Проучването е създало най-модерната форма на изкуствена роговица и е подчертало биопринтирането като потенциално решение за недостиг на органи и тъкани.
***
{Можете да прочетете оригиналната изследователска статия, като щракнете върху връзката DOI, дадена по-долу в списъка с цитирани източници}
Източник (и)
Isaacson A et al. 2018. 3D биопринтиране на еквивалент на роговична строма. Експериментално изследване на окото.
https://doi.org/10.1016/j.exer.2018.05.010
