Новая роговица, напечатанная на 3D-принтере биочернилами, может сократить нехватку доноров – изготовление за 10 минут

• 3-минутная 3D-печать роговицы может значительно снизить зависимость от донорской ткани.
• Полная печать менее чем за 10 минут с использованием новых биочернил.
• Клинический перевод может занять несколько лет, поскольку необходимы обширные исследования безопасности и эффективности.

По данным Всемирной организации здравоохранения, более 10 миллионов человек во всем мире нуждаются в хирургическом вмешательстве для предотвращения слепоты роговицы, вызванной трахомой, и примерно 5 миллионов человек живут с полной слепотой из-за рубцевания роговицы.

Несмотря на скромный объем донорской роговицы, спрос значительно превышает предложение, что побуждает исследователей разрабатывать искусственные заменители роговицы. Ученые Университета Ньюкасла продемонстрировали метод быстрой 3D-печати, который однажды сможет восполнить этот пробел.

Роговица — внешний преломляющий слой глаза — обеспечивает около 80% фокусирующей способности глаза. Поэтому разработка функциональной замены требует точной кривизны для воспроизведения этой оптической функции.

Как это было сделано

Исследователи смешали стромальные клетки роговицы человека, полученные от здоровых доноров, с альгинатом натрия и метакрилированным коллагеном типа I, чтобы создать «биочернила». Этот гель безопасен для клеток и механически пригоден для экструзионной печати.

С помощью доступного 3D-биопринтера биочернила были нанесены концентрическими кольцами для создания конструкции в форме роговицы. Весь процесс занял всего 10 минут.

Биочернила

Смесь коллагена и альгината обеспечивает достаточную структурную целостность для поддержания формы, сохраняя при этом внедренные клетки жизнеспособными при комнатной температуре. Вязкость настроена таким образом, чтобы материал можно было экструдировать без ущерба для выживания клеток.

С помощью биочернил геометрию ткани можно адаптировать к глазу пациента путем сканирования роговицы и перевода размеров в G-код для принтера. Это позволяет точно воспроизводить сложные анатомические особенности.

Окончательная конструкция подвергается ремоделированию в физиологической среде, способствуя соответствующему структурному, функциональному и биомеханическому созреванию.

Ссылка:ScienceDirect | Университет Ньюкасла

Точность печати оценивалась путем измерения периферической и центральной толщины, а жизнеспособность клеток инкапсулированных кератоцитов контролировалась на 1-й и 7-й день после печати.

Что дальше?

Хотя искусственная роговица еще не готова к клиническому использованию, исследователи планируют расширенные исследования in vitro и in vivo, чтобы оценить долгосрочную безопасность, фенотип стромальных клеток, биосовместимость и поддержку роста эпителиальных клеток.

Итог:вероятно, пройдет несколько лет, прежде чем врачи смогут уверенно заменить донорскую роговицу альтернативой, напечатанной на 3D-принтере.

Читайте:Нанокапли, улучшающие зрение, могут заменить очки