科学者たちは、角膜移植を後押しすることができる3D印刷技術を使用して、初めて人間の角膜をバイオエンジニアリングしました。
Cornea is the トランスペアレント 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 目 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 角膜移植, 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 患者.
最初の3Dプリントされた人間の角膜
に掲載された研究では 実験的アイリサーチ、英国のニューカッスル大学の科学者は、しばらくの間、3次元（3D）印刷技術を使用して、人間の目の角膜を生成または「製造」してきました。これは、移植用の角膜を取得するための恩恵となる可能性があります。 確立されたXNUMXDバイオプリンティング技術を使用して、研究者は幹細胞を使用しました 人間の角膜）健康なドナーの角膜から、それらをアルギン酸塩およびコラーゲンと混合して、印刷可能な溶液を作成しました。 バイオインクと呼ばれるこのソリューションは、3Dで何かを印刷するための最も重要な要件です。 バイオプリンティングは従来の3D印刷の拡張ですが、生物学的生体材料に適用されるため、代わりに「生体細胞構造」で構成されるバイオインクを使用する必要があります。 アルギン酸塩とコラーゲンで構成される独自のゲルは、幹細胞を生かし続けると同時に、形状を維持するのに十分な硬さでありながら、3Dプリンターから絞り出すことができるほど柔らかい材料を生成することができます。 研究者は、シンプルで安価な3Dバイオプリンターを使用しました。このプリンターでは、準備したバイオインクが同心円状に正常に編成され、ドーム型の 人工角膜。 角膜の特徴的な「湾曲した形状」が達成され、この研究は成功しました。 この印刷手順は10分未満で完了しました。 その後、幹細胞が成長しているのが見られました。
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.
患者固有の角膜を作る
研究者はまた、この研究で、各患者の固有の要件に一致するように角膜を構築できることを示しました。 まず、患者の目をスキャンして、「印刷角膜」を必要な正確な形状とサイズに一致させるデータを生成します。 寸法は実際の角膜自体から取られているため、印刷は非常に正確で実行可能です。 3D印刷技術は、製造においてテストされています 人工の 心臓および他のいくつかの組織。 平らな組織は過去に作成されましたが、著者によると、これは「形作られた」角膜が作成されたのは初めてです。 この方法は依然として健康なドナー角膜を必要としますが、幹細胞は人工角膜でより多くの細胞に成長するためにうまく使用されています。 50つの健康な角膜は損傷した角膜を「置き換える」だけではありませんが、XNUMX個の人工角膜を印刷するのに十分な細胞をXNUMXつの提供された角膜から成長させることができます。 これは、単一の移植を行うよりもはるかに有益なシナリオになります。
未来
この研究はまだ準備段階であり、3Dプリントされた角膜をさらに評価する必要があります。 研究者たちは、動物と人間の試験がまだ行われていないため、そのような人工角膜が移植に使用できるようになるまでに数年かかると述べています。 また、この材料が機能しているかどうかを確認する必要があり、多くの微調整が必要です。 研究者たちは、これらの人工角膜が今後5年以内に実用化されると確信しています。 3D印刷技術が安価になり、バイオプリンティングが順調に進んでおり、数年以内に標準的な手順が利用できるようになる可能性があるため、現在、XNUMXD印刷技術の利用可能性は問題ではありません。 現在、幹細胞を使用して損傷した組織を再構築または置換することに焦点が当てられていますが、この方法の印刷面はほとんど合理化されています。
この研究は、世界中に移植するための角膜を無制限に供給することができる解決策に向けた重要な一歩です。 さらに、イタリアの会社の研究者は、自然な目のセットに見られるものを置き換えるために必要な明らかな細胞を含む潜在的なバイオインクを使用して同様の方法で構築される「3Dプリントされた目」を最終的に作成する方向で考えています。 バイオインクは、特定の要件に応じてさまざまな組み合わせで変えることができます。 彼らは、2027年までにこれらの「人工眼」を市場に出すことを目指しています。この研究は、最先端の人工角膜を生み出し、臓器や組織の不足に対する潜在的な解決策としてバイオプリンティングを強調しています。
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ソース
Isaacson A etal。 2018.角膜実質相当物の3Dバイオプリンティング。 実験的アイリサーチ.
https://doi.org/10.1016/j.exer.2018.05.010
