Oamenii de știință au conceput pentru prima dată o cornee umană folosind tehnica de imprimare 3D, care poate fi un stimulent pentru transplanturile de cornee.
Corneea este transparent stratul exterior al ochiului în formă de cupolă. Corneea este prima lentilă prin care trece lumina înainte de a lovi retina din spatele ochiului. Corneea joacă un rol foarte important în focalizarea vederii prin transmiterea luminii refractare. De asemenea, oferă protecție ochiului nostru și orice deteriorare sau rănire poate cauza afectarea severă a vederii și chiar orbirea. Potrivit OMS, aproximativ 10 milioane de oameni din întreaga lume necesită o intervenție chirurgicală pentru a preveni orbirea corneei, care este cauzată de o boală precum trahomul sau unele ochi tulburare. Cinci milioane de oameni suferă de orbire totală cauzată de cicatrizarea corneei din cauza arsurilor, abraziunii sau a unei alte afecțiuni. Singurul tratament pentru o cornee deteriorată este de a primi a transplant de cornee, cu toate acestea, cererea depășește oferta în transplanturile de cornee. De asemenea, există multe riscuri/complicații asociate cu transplanturile de cornee, inclusiv infecția oculară, utilizarea de suturi etc. Cea mai semnificativă și gravă problemă este că uneori țesutul donator (de cornee) este respins după transplantul. Aceasta este o situație precară și, deși rară, se întâmplă în 5 până la 30 la sută din pacientes.
Prima cornee umană imprimată 3D
Intr-un studiu publicat in Cercetarea oculară experimentală, oamenii de știință de la Universitatea Newcastle, Marea Britanie au folosit deocamdată tehnica de imprimare tridimensională (3D) pentru a produce sau „fabrica” cornee pentru ochiul uman, iar acest lucru ar putea fi un avantaj pentru obținerea de cornee pentru transplant. Folosind tehnologia bine stabilită de bioprintare 3D, cercetătorii au folosit celule stem (din corneea umană) dintr-un donator sănătos cornee și le-au amestecat cu alginat și colagen pentru a crea o soluție care ar putea fi imprimată. Această soluție numită bio-cerneală este cea mai importantă cerință pentru a imprima orice în 3D. Bioprinting este o extensie a tipăririi 3D tradiționale, dar aplicată materialelor biologice vii și de aceea trebuie utilizată o cerneală biologică care este compusă din „structuri celulare vii”. Gelul lor unic - compus din alginat și colagen - este capabil să mențină în viață celulele stem și, în același timp, să producă un material care este suficient de ferm pentru a rămâne într-o formă, dar este încă moale pentru a putea fi stors dintr-o imprimantă 3D. Cercetătorii au folosit o imprimantă 3D simplă și ieftină, în care bio-cerneala pe care au pregătit-o a fost organizată cu succes în cercuri concentrice pentru a forma forma de cupolă a unui cornee artificială. A fost obținută „forma curbată” distinctivă a corneei, ceea ce face ca acest studiu să fie un succes. Această procedură de imprimare a durat mai puțin de 10 minute. Celulele stem au fost apoi văzute în creștere.
Încă de la popularitatea lui 3D bioprinting-ul a crescut, cercetătorii au căutat să găsească cea mai potrivită cerneală biologică ideală pentru realizarea fezabilă și eficientă a corneei. Acest grup de la Universitatea Newcastle a preluat conducerea și a realizat-o. Același grup de cercetători a arătat mai devreme că au menținut celulele în viață timp de câteva săptămâni la temperatura camerei într-un simplu gel de alginat și colagen. Cu acest studiu, ei au reușit să transfere această cornee utilizabilă, celulele rămânând viabile la 83% timp de o săptămână. Deci, șervețele ar putea fi imprimate fără a vă preocupa dacă vor crește sau nu (adică vor rămâne în viață), deoarece ambele lucruri sunt realizabile în același mediu.
Realizarea corneei specifice pacientului
Cercetătorii au arătat, de asemenea, în acest studiu că corneea ar putea fi construită pentru a se potrivi cerințelor unice ale fiecărui pacient. În primul rând, ochiul pacientului este scanat, ceea ce generează date pentru a potrivi „corneea imprimată” la forma și dimensiunea exactă necesară. Dimensiunile sunt luate din corneea propriu-zisă, ceea ce face apoi imprimarea extrem de precisă și fezabilă. Tehnologia de imprimare 3D a fost testată în producție artificial inima și alte țesuturi. Țesuturile plate au fost create în trecut, dar, potrivit autorilor, aceasta este prima dată când cornee „în formă” este produsă. Deși această metodă necesită încă o cornee sănătoasă a donatorului, celulele stem sunt folosite cu succes pentru a crește în mai multe celule în corneea artificială. O cornee sănătoasă pur și simplu nu va „înlocui” una deteriorată, dar am putea crește suficiente celule dintr-o cornee donată pentru a imprima 50 de cornee artificială. Acesta va fi un scenariu mult mai benefic decât efectuarea unui singur transplant.
Viitor
Acest studiu este încă într-un stadiu preliminar și corneele imprimate 3D trebuie evaluate în continuare. Cercetătorii afirmă că munca lor va dura câțiva ani înainte ca o astfel de cornee artificială să poată fi utilizată pentru transplanturi, deoarece încă mai urmează să fie efectuate teste pe animale și pe oameni. De asemenea, trebuie verificat dacă acest material este funcțional și este nevoie de multă reglare fină. Cercetătorii sunt încrezători că aceste cornee artificiale vor fi disponibile pentru utilizare practică în următorii 5 ani. Disponibilitatea tehnologiei de imprimare 3D nu este o problemă acum, deoarece devine ieftină și bioprinting-ul se dezvoltă bine și ar putea exista proceduri standard disponibile în câțiva ani. Acum se concentrează mai mult pe utilizarea celulelor stem pentru a reconstrui sau a înlocui țesuturile deteriorate, în timp ce aspectul de imprimare al metodei este în mare parte simplificat.
Acest studiu este un pas semnificativ către o soluție care ne poate oferi o aprovizionare nelimitată de cornee pentru transplant în întreaga lume. Mai mult, cercetătorii de la o companie italiană se gândesc în direcția creării în cele din urmă „ochi imprimați 3D”, care ar fi construiți într-o manieră similară prin utilizarea potențialului bio-cerneală care cuprinde celulele evidente necesare pentru a le înlocui pe cele găsite într-un set natural de ochi. . Cernelurile biologice pot fi variate în diferite combinații, în funcție de cerințele specifice. Ei își propun să aibă acești „ochi artificiali” pe piață până în 2027. Studiul a produs cea mai avansată formă de cornee artificială și a evidențiat bioprintarea ca soluție potențială la deficitul de organe și țesuturi.
***
{Puteți citi lucrarea originală de cercetare făcând clic pe linkul DOI de mai jos în lista surselor citate}
Sursa (s)
Isaacson A și colab. 2018. Bioprinting 3D a unui echivalent al stromei corneene. Cercetarea oculară experimentală.
https://doi.org/10.1016/j.exer.2018.05.010
