Forskere har for aller første gang biokonstruert en menneskelig hornhinne ved hjelp av 3D-utskriftsteknikk som kan være et løft for hornhinnetransplantasjoner.
Hornhinnen er gjennomsiktig kuppelformet ytterste lag av øyet. Hornhinnen er den første linsen som lyset passerer gjennom før den treffer netthinnen på baksiden av øyet. Hornhinnen spiller en svært viktig rolle i å fokusere synet ved å overføre lysbrytende lys. Det gir også beskyttelse til øyet vårt, og enhver skade eller skade kan forårsake alvorlig synsforstyrrelse og til og med blindhet. I følge WHO trenger rundt 10 millioner mennesker over hele verden kirurgi for å forhindre hornhinneblindhet som er forårsaket av en sykdom som trakom eller noe øye lidelse. Fem millioner mennesker lider av total blindhet forårsaket av arrdannelse i hornhinnen på grunn av brannskader, slitasje eller annen tilstand. Den eneste behandlingen for en skadet hornhinne er å motta en hornhinnetransplantasjonetterspørselen overstiger imidlertid tilbudet ved hornhinnetransplantasjoner. Det er også mange risikoer/komplikasjoner forbundet med hornhinnetransplantasjoner, inkludert øyeinfeksjon, bruk av sting osv. Det mest betydelige og alvorlige problemet er at noen ganger blir donorvevet (av hornhinnen) avvist etter at transplantasjonen er utført. Dette er en prekær situasjon, og selv om det er sjeldent, skjer det hos 5 til 30 prosent av pasienter.
Første 3D-printede menneskelig hornhinne
I en studie publisert i Eksperimentell øyeforskning, har forskere ved Newcastle University, Storbritannia for tiden brukt den tredimensjonale (3D) utskriftsteknikken for å produsere eller 'produsere' hornhinner for det menneskelige øyet, og dette kan være en velsignelse for å få hornhinner for transplantasjon. Ved å bruke den veletablerte 3D bioprinting-teknologien brukte forskere stamceller (av menneskelig hornhinne) fra en sunn donorhornhinne, og de blandet dem med alginat og kollagen for å lage en løsning som kunne skrives ut. Denne løsningen kalt bio-blekk er det viktigste kravet for å skrive ut alt i 3D. Bioprinting er en forlengelse av tradisjonell 3D-printing, men brukt på biologiske levende materialer, og det er grunnen til at det i stedet må brukes et bio-blekk som består av "levende cellestrukturer". Deres unike gel – bestående av alginat og kollagen – er i stand til å holde stamceller i live og samtidig produsere et materiale som er fast nok til å forbli i form, men som fortsatt er mykt til å kunne presses ut av en 3D-printer. Forskere brukte en enkel, rimelig 3D-bioskriver der bioblekk som de forberedte ble organisert i konsentriske sirkler for å danne kuppelformen til en kunstig hornhinne. Den karakteristiske "buede formen" på hornhinnen ble oppnådd, noe som gjør denne studien til en suksess. Denne utskriftsprosedyren tok mindre enn 10 minutter. Stamcellene ble da sett å vokse.
Helt siden populariteten til 3D bioprinting har økt, forskere har vært på utkikk etter å finne den best egnede ideelle bio-blekk for gjennomførbart og effektivt å lage hornhinner. Denne gruppen ved Newcastle University har tatt ledelsen og oppnådd det. Den samme gruppen forskere har tidligere vist at de holdt cellene i live i flere uker ved romtemperatur i en enkel gel av alginat og kollagen. Med denne studien har de vært i stand til å overføre denne brukbare hornhinnen med celler som forblir levedyktige på 83 prosent i en uke. Så, vev kan skrives ut uten bekymring om de vil vokse eller ikke (dvs. holde seg i live) siden begge tingene er oppnåelige i samme medium.
Lage pasientspesifikk hornhinne
Forskere har også vist i denne studien at hornhinnen kan bygges for å matche hver pasients unike behov. Først skannes pasientens øye som genererer data for å matche "utskriftshornhinnen" til den nøyaktige formen og størrelsen som kreves. Dimensjoner er hentet fra selve hornhinnen, som da gjør utskrift svært nøyaktig og mulig. 3D-utskriftsteknologi har blitt testet i produksjon kunstig hjerte og noe annet vev. Flatt vev har blitt laget tidligere, men ifølge forfatterne er dette første gang "formede" hornhinner har blitt produsert. Selv om denne metoden fortsatt krever sunn donorhornhinne, brukes stamceller med hell til å vokse til flere celler i kunstig hornhinne. En sunn hornhinne vil bare ikke "erstatte" en skadet, men vi kan dyrke nok celler fra en donert hornhinne til å skrive ut 50 kunstige hornhinner. Dette vil være et mye mer fordelaktig scenario enn å bare gjøre en enkelt transplantasjon.
Future
Denne studien er fortsatt på et foreløpig stadium og 3D-printede hornhinner må evalueres ytterligere. Forskere opplyser at arbeidet deres vil ta flere år før en slik kunstig hornhinne kan brukes til transplantasjoner fordi dyre- og menneskeforsøk fortsatt skal utføres. Det må også sjekkes om dette materialet er funksjonelt og mye finjustering er nødvendig. Forskere er sikre på at disse kunstige hornhinnene vil være tilgjengelige for praktisk bruk i løpet av de neste 5 årene. Tilgjengeligheten av 3D-utskriftsteknologi er ikke et problem nå ettersom det har blitt billig og bioprinting er i ferd med å dukke opp og det kan være standardprosedyrer tilgjengelig om noen år. Mer fokus går nå mot å bruke stamceller til å gjenoppbygge eller erstatte skadet vev, mens utskriftsaspektet ved metoden stort sett er strømlinjeformet.
Denne studien er et betydelig skritt mot en løsning som kan gi oss en ubegrenset tilgang på hornhinner for transplantasjon over hele verden. Videre tenker forskere ved et italiensk selskap i retning av til slutt å lage "3D-trykte øyne" som ville bli konstruert på lignende måte ved å bruke potensielt bioblekk som omfatter de åpenbare cellene som kreves for å erstatte de som finnes i et naturlig sett med øyne. . Bio-blekkene kan varieres i forskjellige kombinasjoner avhengig av det spesifikke kravet. De har som mål å ha disse "kunstige øynene" på markedet innen 2027. Studien har produsert den mest avanserte formen for kunstig hornhinne og har fremhevet bioprinting som en potensiell løsning på organ- og vevsmangel.
***
{Du kan lese den originale forskningsoppgaven ved å klikke på DOI-lenken nedenfor i listen over siterte kilder}
Source (s)
Isaacson A et al. 2018. 3D-bioprinting av en hornhinnestroma-ekvivalent. Eksperimentell øyeforskning.
https://doi.org/10.1016/j.exer.2018.05.010
