Vědci vůbec poprvé bioinženýrsky vytvořili lidskou rohovku pomocí techniky 3D tisku, což může být impulsem pro transplantace rohovky.
Rohovka je průhledný kopulovitá vnější vrstva oka. Rohovka je první čočkou, kterou světlo prochází před dopadem na sítnici v zadní části oka. Rohovka hraje velmi důležitou roli při zaostřování zraku přenášením lomu světla. Poskytuje také ochranu našemu oku a jakékoli poškození nebo zranění může způsobit vážné poškození zraku a dokonce i slepotu. Podle WHO potřebuje asi 10 milionů lidí na celém světě chirurgický zákrok, aby se zabránilo slepotě rohovky, která je způsobena onemocněním, jako je trachom nebo jiné. oko porucha. Pět milionů lidí trpí úplnou slepotou způsobenou zjizvením rohovky v důsledku popálenin, oděrek nebo jiného stavu. Jedinou léčbou poškozené rohovky je podání a transplantace rohovkypoptávka však převyšuje nabídku u transplantací rohovky. Také existuje mnoho rizik/komplikací spojených s transplantacemi rohovky, včetně oční infekce, použití stehů atd. Nejvýznamnějším a nejzávažnějším problémem je, že někdy je dárcovská tkáň (rohovky) po provedení transplantace odmítnuta. Toto je prekérní situace a i když vzácně se to stane v 5 až 30 procentech pacientes.
První 3D vytištěná lidská rohovka
Ve studii publikované v Experimentální výzkum očí, vědci z Newcastle University ve Velké Británii prozatím používali techniku trojrozměrného (3D) tisku k výrobě nebo „výrobě“ rohovky pro lidské oko, což by mohlo být přínosem pro získání rohovek pro transplantaci. Pomocí osvědčené technologie 3D biotisku výzkumníci použili kmenové buňky (z lidská rohovka) z rohovky zdravého dárce a smíchali je s alginátem a kolagenem, aby vytvořili roztok, který bylo možné tisknout. Toto řešení zvané bioinkoust je nejdůležitějším požadavkem pro tisk čehokoli ve 3D. Biotisk je rozšířením tradičního 3D tisku, ale aplikuje se na biologické živé materiály, a proto je třeba místo něj použít bioinkoust, který se skládá ze „živých buněčných struktur“. Jejich unikátní gel – složený z alginátu a kolagenu – dokáže udržet kmenové buňky naživu a zároveň vytvořit materiál, který je dostatečně pevný, aby zůstal ve tvaru, ale stále měkký, aby se dal vymáčknout z 3D tiskárny. Výzkumníci použili jednoduchou, levnou 3D biotiskárnu, ve které byl bioinkoust, který připravili, úspěšně uspořádán v soustředných kruzích, aby vytvořil kupolovitý tvar umělá rohovka. Bylo dosaženo výrazného „zakřiveného tvaru“ rohovky, díky kterému je tato studie úspěšná. Tento tisk trval méně než 10 minut. Pak bylo vidět, že kmenové buňky rostou.
Od doby popularity 3D Bioprinting se rozmohl, vědci se snažili najít nejvhodnější ideální bioinkoust pro proveditelnou a efektivní výrobu rohovek. Tato skupina na Newcastle University se ujala vedení a dosáhla toho. Stejná skupina výzkumníků již dříve prokázala, že udržovala buňky naživu několik týdnů při pokojové teplotě v jednoduchém gelu z alginátu a kolagenu. Díky této studii byli schopni přenést tuto použitelnou rohovku s buňkami, které zůstávají životaschopné na 83 procent po dobu jednoho týdne. Takže tkáně lze tisknout bez obav, zda porostou nebo ne (tj. zůstanou naživu), protože obě věci jsou dosažitelné na stejném médiu.
Vytvoření rohovky specifické pro pacienta
Výzkumníci v této studii také prokázali, že rohovku lze sestavit tak, aby vyhovovala jedinečným požadavkům každého pacienta. Nejprve je naskenováno oko pacienta, které generuje data, která odpovídají „tiskové rohovce“ přesnému požadovanému tvaru a velikosti. Rozměry jsou převzaty ze skutečné rohovky samotné, díky čemuž je tisk vysoce přesný a proveditelný. Technologie 3D tisku byla testována ve výrobě umělý srdce a některé další tkáně. Ploché tkáně byly vytvořeny v minulosti, ale podle autorů je to poprvé, kdy byly vyrobeny „tvarované“ rohovky. Ačkoli tato metoda stále vyžaduje zdravou rohovku dárce, kmenové buňky se úspěšně používají k růstu do více buněk v umělé rohovce. Jedna zdravá rohovka prostě „nenahradí“ poškozenou, ale z jedné darované rohovky bychom mohli vypěstovat dostatek buněk na tisk 50 umělých rohovek. To bude mnohem výhodnější scénář než jen provedení jediné transplantace.
Budoucnost
Tato studie je stále v předběžné fázi a 3D tištěné rohovky je třeba dále vyhodnotit. Výzkumníci uvádějí, že jejich práce bude trvat několik let, než bude možné takovou umělou rohovku použít k transplantacím, protože zbývá ještě provést testy na zvířatech a lidech. Také je třeba zkontrolovat, zda je tento materiál funkční a je potřeba hodně dolaďovat. Vědci jsou přesvědčeni, že tyto umělé rohovky budou dostupné pro praktické použití během příštích 5 let. Dostupnost technologie 3D tisku nyní není problém, protože se stala levnou a biotisk se dobře rozvíjí a za několik let mohou být dostupné standardní postupy. Větší důraz je nyní kladen na použití kmenových buněk k obnově nebo náhradě poškozených tkání, zatímco tiskový aspekt této metody je většinou zefektivněn.
Tato studie je významným krokem k řešení, které nám může poskytnout neomezené dodávky rohovek k transplantaci po celém světě. Dále vědci z italské společnosti uvažují směrem, že by nakonec vytvořili „3D tištěné oči“, které by byly konstruovány podobným způsobem s použitím potenciálního bioinkoustu, který zahrnuje zjevné buňky potřebné k nahrazení těch, které se nacházejí v přirozené sadě očí. . Bioinkousty by se mohly měnit v různých kombinacích v závislosti na konkrétním požadavku. Jejich cílem je mít tyto „umělé oči“ na trhu do roku 2027. Studie vytvořila nejpokročilejší formu umělé rohovky a vyzdvihla biotisk jako potenciální řešení nedostatku orgánů a tkání.
***
{Původní výzkumný dokument si můžete přečíst kliknutím na odkaz DOI uvedený níže v seznamu citovaných zdrojů}
Zdroje)
Isaacson A a kol. 2018. 3D biotisk ekvivalentu stromatu rohovky. Experimentální výzkum očí.
https://doi.org/10.1016/j.exer.2018.05.010
