Mokslininkai pirmą kartą bioinžinerijos būdu sukūrė žmogaus rageną naudodami 3D spausdinimo techniką, kuri gali paskatinti ragenos transplantaciją.
Cornea is the skaidrus dome-shaped outermost layer of the eye. The cornea is the first lens through which light passes before hitting the retina at the back of the eye. Cornea plays a very important role in focusing vision by transmitting refracting light. It also provides protection to our eye and any damage or injury can cause severe impairment of vision and even blindness. According to WHO, around 10 million people worldwide require surgery to prevent corneal blindness which is caused as a result of a disease like trachoma or some akis disorder. Five million people suffer from total blindness caused by scarring of the cornea due to burns, abrasion or some other condition. The only treatment for a damaged cornea is to receive a ragenos transplantacija, however, demand exceeds supply in corneal transplants. Also, there are many risks/complications associated with corneal transplants including eye infection, use of stitches etc. The most significant and serious problem is that sometimes the donor tissue (of cornea) is rejected after the transplant has been performed. This is a precarious situation and though rare it does happen in 5 to 30 percent of pacientai.
Pirmoji 3D atspausdinta žmogaus ragena
Atliekant tyrimą paskelbtas Eksperimentiniai akių tyrimai, mokslininkai iš Niukaslio universiteto (JK) kurį laiką naudojo trimačio (3D) spausdinimo techniką žmogaus akies ragenai gaminti arba „gaminti“, o tai gali būti naudinga norint gauti rageną transplantacijai. Naudodami nusistovėjusią 3D biospausdinimo technologiją, mokslininkai naudojo kamienines ląsteles (iš žmogaus ragena) iš sveikos donoro ragenos ir sumaišė jas su alginatu ir kolagenu, kad sukurtų tirpalą, kurį būtų galima atspausdinti. Šis sprendimas, vadinamas biologiniu rašalu, yra svarbiausias reikalavimas spausdinti bet ką 3D formatu. Biospausdinimas yra tradicinio 3D spausdinimo išplėtimas, bet taikomas biologinėms gyvoms medžiagoms, todėl vietoj to reikia naudoti biologinį rašalą, sudarytą iš „gyvų ląstelių struktūrų“. Jų unikalus gelis – sudarytas iš alginato ir kolageno – gali išlaikyti gyvas kamienines ląsteles ir tuo pat metu gaminti medžiagą, kuri yra pakankamai tvirta, kad išlaikytų formą, bet vis tiek būtų minkšta, kad ją būtų galima išspausti iš 3D spausdintuvo. Tyrėjai naudojo paprastą, nebrangų 3D biologinį spausdintuvą, kuriame jų paruoštas biologinis rašalas buvo sėkmingai suskirstytas į koncentrinius apskritimus, kad suformuotų kupolo formą. dirbtinė ragena. Buvo pasiekta išskirtinė ragenos „lenkta forma“, todėl šis tyrimas buvo sėkmingas. Ši spausdinimo procedūra truko mažiau nei 10 minučių. Tada buvo pastebėta, kad kamieninės ląstelės auga.
Ever since the popularity of 3D bioprinting has risen, researchers have been looking to find the best suited ideal bio-ink for feasibly and efficiently making corneas. This group at Newcastle University has taken the lead and achieved it. The same group of researchers have earlier shown that they kept cells alive for several weeks at room temperature within a simple gel of alginate and collagen. With this study they have been able to transfer this usable cornea with cells remaining viable at 83 percent for one week. So, tissues could be printed without the concern whether they will grow or not (i.e. stay alive) since both the things are achievable in the same medium.
Pacientui pritaikytos ragenos gamyba
Šiame tyrime mokslininkai taip pat parodė, kad ragena gali būti sukurta taip, kad atitiktų kiekvieno paciento unikalius poreikius. Pirmiausia nuskenuojama paciento akis, kuri generuoja duomenis, kad „atspausdinta ragena“ atitiktų tikslią reikiamą formą ir dydį. Matmenys paimami iš pačios ragenos, todėl spausdinimas yra labai tikslus ir įmanomas. 3D spausdinimo technologija buvo išbandyta gaminant dirbtinis širdies ir kai kurių kitų audinių. Plokšti audiniai buvo sukurti praeityje, tačiau, pasak autorių, tai pirmas kartas, kai gaminamos „forminės“ ragenos. Nors šis metodas vis dar reikalauja sveikos donoro ragenos, kamieninės ląstelės sėkmingai naudojamos dirbtinėje ragenoje augti į daugiau ląstelių. Viena sveika ragena tiesiog „nepakeis“ pažeistos, bet iš vienos padovanotos ragenos galime užauginti pakankamai ląstelių, kad būtų galima atspausdinti 50 dirbtinių ragenų. Tai bus daug naudingesnis scenarijus, nei atliekant vieną transplantaciją.
Ateitis
Šis tyrimas vis dar yra pradiniame etape, o 3D spausdintos ragenos turi būti toliau vertinamos. Mokslininkai teigia, kad jų darbas užtruks kelerius metus, kol tokią dirbtinę rageną bus galima panaudoti transplantacijai, nes dar laukia bandymai su gyvūnais ir žmonėmis. Taip pat reikia patikrinti, ar ši medžiaga yra funkcionali ir reikia daug koreguoti. Tyrėjai įsitikinę, kad šias dirbtines ragenas bus galima praktiškai panaudoti per ateinančius 5 metus. 3D spausdinimo technologijos prieinamumas šiuo metu nėra problema, nes ji tampa nebrangi, o biospausdinimas sparčiai vystosi, o po kelerių metų gali atsirasti standartinių procedūrų. Šiuo metu daugiau dėmesio skiriama kamieninių ląstelių naudojimui pažeistiems audiniams atstatyti arba pakeisti, o spausdinimo metodas dažniausiai yra supaprastintas.
Šis tyrimas yra svarbus žingsnis link sprendimo, kuris gali suteikti mums neribotą persodinimui skirtų ragenų tiekimą visame pasaulyje. Be to, Italijos įmonės mokslininkai galvoja apie tai, kaip galiausiai sukurti „3D spausdintas akis“, kurios būtų panašiai sukonstruotos, naudojant potencialų biologinį rašalą, apimantį akivaizdžias ląsteles, kurių reikia norint pakeisti natūralioje akių rinkinyje esančias ląsteles. . Priklausomai nuo konkretaus poreikio, biologiniai rašalai gali būti įvairiais deriniais. Jie siekia, kad šios „dirbtinės akys“ būtų rinkoje iki 2027 m. Tyrimo metu buvo sukurta pažangiausia dirbtinės ragenos forma ir pabrėžta, kad biospausdinimas yra galimas organų ir audinių trūkumo sprendimas.
***
{Galite perskaityti pradinį tyrimo dokumentą spustelėję toliau pateiktą DOI nuorodą cituojamų šaltinių sąraše}
Šaltiniai)
Isaacson A ir kt. 2018. Ragenos stromos ekvivalento 3D biospausdinimas. Eksperimentiniai akių tyrimai.
https://doi.org/10.1016/j.exer.2018.05.010
