Znanstveniki so prvič z bioinženiringom izdelali človeško roženico s tehniko 3D tiskanja, ki je lahko spodbuda za presaditve roženice.
Roženica je prozorna zunanja plast očesa v obliki kupole. Roženica je prva leča, skozi katero prehaja svetloba, preden zadene mrežnico na zadnji strani očesa. Roženica ima zelo pomembno vlogo pri fokusiranju vida s prenosom lomne svetlobe. Zagotavlja tudi zaščito našega očesa in vsaka poškodba ali poškodba lahko povzroči hudo poslabšanje vida in celo slepoto. Po podatkih WHO približno 10 milijonov ljudi po vsem svetu potrebuje operacijo za preprečevanje slepote roženice, ki je posledica bolezni, kot je trahom ali kakšna očesna motnja. Pet milijonov ljudi trpi zaradi popolne slepote, ki jo povzroči brazgotinjenje roženice zaradi opeklin, odrgnin ali kakšnega drugega stanja. Edino zdravljenje za poškodovano roženico je prejemanje a presaditev roženicepovpraševanje pa presega ponudbo pri presaditvah roženice. Prav tako obstaja veliko tveganj/zapletov, povezanih s presaditvijo roženice, vključno z okužbo oči, uporabo šivov itd. Najpomembnejša in resna težava je, da se včasih tkivo darovalca (roženice) po opravljeni presaditvi zavrne. To je negotova situacija in čeprav se redko zgodi pri 5 do 30 odstotkih bolnikov.
Prva 3D natisnjena človeška roženica
V študiji, objavljeni v Eksperimentalne očesne raziskaveZnanstveniki z univerze Newcastle v Združenem kraljestvu so takrat uporabljali tehniko tridimenzionalnega (3D) tiskanja za izdelavo ali 'izdelavo' roženice za človeško oko in to bi lahko koristilo pri pridobivanju roženice za presaditev. Z uporabo uveljavljene tehnologije 3D biotiskanja so raziskovalci uporabili matične celice (of človeška roženica) iz zdrave donorske roženice in so jih pomešali z alginatom in kolagenom, da so ustvarili raztopino, ki bi jo bilo mogoče natisniti. Ta rešitev, imenovana bio-črnilo, je najpomembnejša zahteva za tiskanje česar koli v 3D. Biotisk je razširitev tradicionalnega 3D-tiskanja, vendar se uporablja za biološke žive materiale, zato je treba namesto tega uporabiti bio-črnilo, ki je sestavljeno iz "struktur živih celic". Njihov edinstven gel – sestavljen iz alginata in kolagena – lahko ohranja pri življenju matične celice in hkrati proizvaja material, ki je dovolj čvrst, da ostane v obliki, a je še vedno mehak, da ga je mogoče iztisniti iz 3D tiskalnika. Raziskovalci so uporabili preprost, poceni 3D bio-tiskalnik, v katerem je bilo bio-črnilo, ki so ga pripravili, uspešno organizirano v koncentričnih krogih, da tvorijo kupolasto obliko umetna roženica. Dosežena je bila značilna 'ukrivljena oblika' roženice, zaradi česar je ta študija uspešna. Ta postopek tiskanja je trajal manj kot 10 minut. Nato je bilo videti, da matične celice rastejo.
Odkar se je priljubljenost 3D biotiskanja povečala, raziskovalci iščejo najprimernejšo idealno bio-črnilo za izvedljivo in učinkovito izdelavo roženice. Ta skupina na univerzi Newcastle je prevzela vodstvo in to dosegla. Ista skupina raziskovalcev je že prej pokazala, da so celice ohranjale žive več tednov pri sobni temperaturi v preprostem gelu alginata in kolagena. S to študijo jim je uspelo prenesti to uporabno roženico s celicami, ki so ostale sposobne preživetja pri 83 odstotkih en teden. Tako bi lahko tkiva tiskali brez skrbi, ali bodo zrasla ali ne (tj. ostala živa), saj sta obe stvari dosegljivi v istem mediju.
Izdelava roženice, specifične za bolnika
Raziskovalci so v tej študiji tudi pokazali, da bi lahko roženico zgradili tako, da ustreza edinstvenim zahtevam vsakega pacienta. Najprej se skenira pacientovo oko, ki generira podatke, ki ustrezajo "natisnjeni roženici" z natančno zahtevano obliko in velikostjo. Dimenzije so vzete iz dejanske roženice same, zaradi česar je tiskanje zelo natančno in izvedljivo. Tehnologija 3D tiskanja je bila preizkušena v proizvodnji umetni srce in nekatera druga tkiva. Ploščata tkiva so bila ustvarjena v preteklosti, po mnenju avtorjev pa je to prvič, da so bile izdelane "oblikovane" roženice. Čeprav ta metoda še vedno zahteva zdravo donorsko roženico, se matične celice uspešno uporabljajo za rast v več celic v umetni roženici. Ena zdrava roženica preprosto ne bo 'nadomestila' poškodovane, vendar bi lahko iz ene darovane roženice zrasli dovolj celic za tiskanje 50 umetnih roženic. To bo veliko bolj ugoden scenarij kot le ena sama presaditev.
Prihodnost
Ta študija je še v začetni fazi in 3D natisnjene roženice je treba dodatno oceniti. Raziskovalci navajajo, da bo njihovo delo trajalo več let, preden bo tako umetno roženico mogoče uporabiti za presaditve, saj je treba še izvesti poskuse na živalih in ljudeh. Prav tako je treba preveriti, ali je ta material funkcionalen in je potrebno veliko finih nastavitev. Raziskovalci so prepričani, da bodo te umetne roženice na voljo za praktično uporabo v naslednjih 5 letih. Razpoložljivost tehnologije 3D-tiskanja zdaj ni problem, saj je postala poceni, biotisk pa se dobro razvija in bodo morda čez nekaj let na voljo standardni postopki. Zdaj je več pozornosti namenjeno uporabi matičnih celic za obnovo ali zamenjavo poškodovanih tkiv, medtem ko je vidik tiskanja metode večinoma poenostavljen.
Ta študija je pomemben korak k rešitvi, ki nam lahko zagotovi neomejeno ponudbo roženic za presaditev po vsem svetu. Poleg tega raziskovalci italijanskega podjetja razmišljajo v smeri, da bi sčasoma ustvarili "3D tiskane oči", ki bi bile izdelane na podoben način z uporabo potencialnega bio-črnila, ki zajema očitne celice, potrebne za zamenjavo tistih, ki jih najdemo v naravnih očeh. . Bio-črnila se lahko razlikujejo v različnih kombinacijah glede na posebne zahteve. Te "umetne oči" nameravajo imeti na trgu do leta 2027. Študija je izdelala najnaprednejšo obliko umetne roženice in izpostavila biotisk kot potencialno rešitev za pomanjkanje organov in tkiv.
***
{Izvirno raziskovalno nalogo lahko preberete s klikom na spodnjo povezavo DOI na seznamu citiranih virov}
Vir (i)
Isaacson A et al. 2018. 3D bioprinting ekvivalenta strome roženice. Eksperimentalne očesne raziskave.
https://doi.org/10.1016/j.exer.2018.05.010
