Новые 3D-печатные био-чернила роговицы могут сократить донорский дефицит — достигнута 10-минутная фабрикация

• 3-минутные 3D-печатные роговицы могут драматически снизить зависимость от донорской ткани.
• Полностью печатаются менее чем за 10 минут с использованием нового био-чернил.
• Клинический перевод может занять ещё несколько лет, так как требуются обширные исследования безопасности и эффективности.

По данным ВОЗ, более 10 млн человек во всем мире нуждаются в хирургии для предотвращения трахомной слепоты роговицы, и примерно 5 млн живут с полной слепотой от рубцов роговицы.

Несмотря на скромный пул донорских роговиц, спрос далеко превышает предложение, побуждая исследователей разрабатывать искусственные заменители роговицы. Ученые Ньюкаслского университета теперь продемонстрировали быстрый 3D-печатающий метод, который может однажды закрыть этот разрыв.

Роговица — внешний преломляющий слой глаза — вносит около 80% фокусирующей силы глаза. Инженерия функционального заменителя поэтому требует точной кривизны для репликации этой оптической функции.

Как это было сделано

Исследователи смешали человеческие стромальные клетки роговицы, собранные от здоровых доноров, с натриевым альгинатом и метакрилированным типом I коллагеном для создания «био-чернил». Этот гель как клетко-дружелюбен, так и механически подходит для экструзионной печати.

Используя доступный 3D-биопринтер, био-чернила депозировались концентрическими кольцами для построения роговицеподобной конструкции. Весь процесс завершился за всего 10 минут.

Био-чернила

Коллаген-альгинатовая смесь обеспечивает достаточно структурной целостности для поддержания формы, сохраняя жизнеспособность встроенных клеток при комнатной температуре. Вязкость настроена так, чтобы материал можно было экструдировать без ущерба выживанию клеток.

С био-чернилами геометрия ткани может быть кастомизирована под глаз пациента сканированием роговицы и переводом размеров в G-код для принтера. Это позволяет точную репликацию сложных анатомических особенностей.

Финальная конструкция проходит ремоделирование в физиологической среде, способствуя соответствующей структурной, функциональной и биомеханической зрелости.

Ссылка: ScienceDirect | Newcastle University

Точность печати оценивалась измерением периферической и центральной толщины, в то время как жизнеспособность инкапсулированных кератоцитов мониторилась на 1-й и 7-й день после печати.

Что дальше?

Хотя искусственная роговица ещё не готова к клиническому использованию, исследователи планируют расширенные in-vitro и in-vivo исследования для оценки долгосрочной безопасности, фенотипа стромальных клеток, биосовместимости и поддержки роста эпителиальных клеток.

Итог: вероятно пройдёт несколько лет, прежде чем клиницисты смогут уверенно заменить донорскую роговицу 3D-печатной альтернативой.

Читать: Визионно-усиливающие нанокапли могут заменить очки