Навукоўцы ўпершыню зрабілі біяінжынерыі рагавіцы чалавека з дапамогай тэхнікі 3D-друку, што можа стаць стымулам для трансплантацыі рагавіцы.
Рагавіца - гэта празрысты купалападобны вонкавы пласт вочы. Рагавіца - гэта першая лінза, праз якую праходзіць святло, перш чым трапіць на сятчатку ў задняй частцы вока. Рагавіца гуляе вельмі важную ролю ў факусоўцы гледжання, прапускаючы праламляльнае святло. Ён таксама забяспечвае абарону нашых вачэй, і любое пашкоджанне або траўма можа прывесці да сур'ёзнага пагаршэння зроку і нават слепаты. Па дадзеных СААЗ, каля 10 мільёнаў чалавек ва ўсім свеце маюць патрэбу ў хірургічным умяшанні, каб прадухіліць слепату рагавіцы, выкліканую такім захворваннем, як трахома або іншыя вачэй засмучэнне. Пяць мільёнаў чалавек пакутуюць ад поўнай слепаты, выкліканай рубцаваннем рагавіцы з-за апёкаў, пацёртасцяў або іншых захворванняў. Адзінае лячэнне пашкоджанай рагавіцы - гэта прыём a Перасадка рагавіцыАднак попыт на трансплантацыю рагавіцы перавышае прапанову. Акрамя таго, ёсць шмат рызык/ускладненняў, звязаных з трансплантацыяй рагавіцы, уключаючы інфекцыю вочы, выкарыстанне швоў і г.д. Найбольш важнай і сур'ёзнай праблемай з'яўляецца тое, што часам донарская тканіна (рагавіцы) адрыньваецца пасля трансплантацыі. Гэта небяспечная сітуацыя, і, хоць і рэдка, яна здараецца ў 5-30 працэнтах выпадкаў pacientes.
Першая 3D-друкаваная рагавіца чалавека
У даследаванні, апублікаваным у Эксперыментальныя даследаванні вачэй, навукоўцы з Універсітэта Ньюкасла, Вялікабрытанія, у той час выкарыстоўвалі тэхніку трохмернага (3D) друку для вытворчасці або «вытворчасці» рагавіцы для чалавечага вока, і гэта можа быць дабром для атрымання рагавіцы для трансплантацыі. Выкарыстоўваючы добра зарэкамендаваную тэхналогію 3D біядруку, даследчыкі выкарысталі ствалавыя клеткі (з рагавіца чалавека) са здаровай рагавіцы донара, і яны змяшалі іх з альгінатам і калагенам, каб стварыць раствор, які можна было б надрукаваць. Гэтае рашэнне пад назвай біячарніла з'яўляецца самым важным патрабаваннем для друку чаго-небудзь у 3D. Біядрук з'яўляецца пашырэннем традыцыйнага 3D-друку, але прымяняецца да біялагічных жывых матэрыялаў, і таму замест яго трэба выкарыстоўваць біячарніла, якія складаюцца з «жывых клеткавых структур». Іх унікальны гель, які складаецца з альгіната і калагена, здольны падтрымліваць жыццё ствалавых клетак і ў той жа час вырабляць матэрыял, які дастаткова цвёрды, каб заставацца ў форме, але пры гэтым мяккі, каб яго можна было выціснуць з 3D-прынтара. Даследчыкі выкарысталі просты, недарагі 3D біяпрынтар, у якім біячарніла, якія яны падрыхтавалі, былі паспяхова арганізаваны ў канцэнтрычныя кругі, каб сфармаваць форму купала штучная рагавіца. Была дасягнута адметная «выгнутая форма» рагавіцы, што робіць гэта даследаванне паспяховым. Гэтая працэдура друку заняла менш за 10 хвілін. Затым было заўважана, што ствалавыя клеткі растуць.
З тых часоў папулярнасць 3D Біядрук вырас, даследчыкі шукалі найбольш прыдатныя ідэальныя біячарніла для магчымага і эфектыўнага вырабу рагавіцы. Гэтая група з Універсітэта Ньюкасла ўзяла на сябе ініцыятыву і дасягнула гэтага. Тая ж група даследчыкаў раней паказала, што яны падтрымлівалі клеткі жывымі на працягу некалькіх тыдняў пры пакаёвай тэмпературы ў простым гелі з альгіната і калагена. Дзякуючы гэтаму дасьледаваньню яны змаглі перанесьці прыдатную да ўжываньня рагавіцу з клеткамі, якія застаюцца жыцьцяздольнымі на ўзроўні 83 працэнтаў на працягу аднаго тыдня. Такім чынам, сурвэткі можна друкаваць, не турбуючыся аб тым, вырастуць яны ці не (г.зн. застануцца жывымі), паколькі абедзве рэчы дасягальныя на адным носьбіце.
Стварэнне канкрэтнай рагавіцы для пацыента
Даследчыкі таксама паказалі ў гэтым даследаванні, што рагавіца можа быць пабудавана ў адпаведнасці з унікальнымі патрабаваннямі кожнага пацыента. Па-першае, вока пацыента скануецца, што стварае даныя, якія супастаўляюць «раздрукаваную рагавіцу» з патрэбнай формай і памерам. Памеры бяруцца з самой рагавіцы, што робіць друк вельмі дакладным і магчымым. Тэхналогія 3D-друку была апрабавана на вытворчасці штучны сэрца і некаторыя іншыя тканіны. Раней ствараліся плоскія тканіны, але, па словах аўтараў, гэта першы раз, калі рагавіца была створана ў форме. Нягледзячы на тое, што гэты метад усё яшчэ патрабуе здаровай рагавіцы донара, ствалавыя клеткі паспяхова выкарыстоўваюцца для росту ў больш клетак штучнай рагавіцы. Адна здаровая рагавіца проста не "заменіць" пашкоджаную, але мы можам вырасціць дастатковую колькасць клетак з адной ахвяраванай рагавіцы, каб надрукаваць 50 штучных рагавіц. Гэта будзе нашмат больш выгадны сцэнар, чым аднаразовая перасадка.
будучыню
Гэта даследаванне ўсё яшчэ знаходзіцца на папярэдняй стадыі, і рагавіцы, надрукаваныя на 3D, патрабуюць дадатковай ацэнкі. Даследчыкі заяўляюць, што іх праца зойме некалькі гадоў, перш чым такая штучная рагавіца можа быць выкарыстана для трансплантацыі, таму што выпрабаванні на жывёл і людзях яшчэ не праведзены. Неабходна таксама праверыць, ці функцыянальны гэты матэрыял і патрабуецца шмат тонкай налады. Даследчыкі ўпэўненыя, што гэтыя штучныя рагавіцы будуць даступныя для практычнага выкарыстання на працягу наступных 5 гадоў. Даступнасць тэхналогіі 3D-друку цяпер не з'яўляецца праблемай, паколькі яна стала недарагая, а біядрук развіваецца добра, і стандартныя працэдуры могуць быць даступныя праз некалькі гадоў. Цяпер больш увагі надаецца выкарыстанню ствалавых клетак для аднаўлення або замены пашкоджаных тканак, у той час як друкаваны аспект метаду ў асноўным аптымізаваны.
Гэта даследаванне з'яўляецца важным крокам да рашэння, якое можа даць нам неабмежаваныя запасы рагавіцы для трансплантацыі ва ўсім свеце. Акрамя таго, даследчыкі адной з італьянскіх кампаній думаюць пра тое, каб у канчатковым выніку стварыць «3D-друкаваныя вочы», якія былі б пабудаваны падобным чынам з выкарыстаннем патэнцыйных біячарнілаў, якія ахопліваюць відавочныя клеткі, неабходныя для замены клетак, знойдзеных у натуральным наборы вачэй. . Біячарніла могуць вар'іравацца ў розных камбінацыях у залежнасці ад канкрэтных патрабаванняў. Яны імкнуцца вывесці гэтыя «штучныя вочы» на рынак да 2027 г. Даследаванне стварыла самую перадавую форму штучнай рагавіцы і вылучыла біядрук як патэнцыйнае рашэнне праблемы недахопу органаў і тканак.
***
{Вы можаце прачытаць арыгінальную даследчую працу, націснуўшы на спасылку DOI, прыведзены ніжэй у спісе цытуемых крыніц}
Крыніца (я)
Ісааксан А і інш. 2018. 3D-біядрук эквіваленту стромы рагавіцы. Эксперыментальныя даследаванні вачэй.
https://doi.org/10.1016/j.exer.2018.05.010
