Vísindamenn hafa í fyrsta sinn lífverkfræðinga hornhimnu manna með 3D prentunartækni sem getur verið uppörvun fyrir hornhimnuígræðslu.
Hornhimnan er gagnsæ hvolflaga ysta lag augans. Hornhimnan er fyrsta linsan sem ljós fer í gegnum áður en það snertir sjónhimnuna aftast í auganu. Hornhimnan gegnir mjög mikilvægu hlutverki við að einbeita sjóninni með því að senda ljósbrotsljós. Það veitir einnig auga okkar vernd og hvers kyns skemmdir eða meiðsli geta valdið alvarlegri sjónskerðingu og jafnvel blindu. Samkvæmt WHO þurfa um 10 milljónir manna um allan heim aðgerð til að koma í veg fyrir glærublindu sem stafar af sjúkdómi eins og barka eða einhverju auga röskun. Fimm milljónir manna þjást af algerri blindu af völdum örs í hornhimnu vegna bruna, núninga eða einhvers annars ástands. Eina meðferðin við skemmdri hornhimnu er að fá a hornhimnuígræðslaHins vegar er eftirspurn meiri en framboð í glæruígræðslu. Einnig eru margar áhættur/fylgikvillar tengdar glæruígræðslu, þar með talið augnsýking, notkun sauma osfrv. Mikilvægasta og alvarlegasta vandamálið er að stundum er gjafavef (hornhimnu) hafnað eftir að ígræðslan hefur verið framkvæmd. Þetta er varasamt ástand og þó sjaldgæft gerist það hjá 5 til 30 prósentum sjúklingar.
Fyrsta þrívíddarprentaða hornhimnan
Í rannsókn sem birt var í Tilraunaverkefni, hafa vísindamenn við Newcastle háskólann í Bretlandi um tíma notað þrívíddar (3D) prentunartækni til að framleiða eða „framleiða“ hornhimnu fyrir mannsauga og þetta gæti verið blessun fyrir að fá hornhimnu til ígræðslu. Með því að nota hina rótgrónu 3D lífprentunartækni notuðu vísindamenn stofnfrumur (af hornhimnu manna) úr heilbrigðri gjafahornhimnu og þeir blanduðu þeim saman við algínat og kollagen til að búa til lausn sem hægt væri að prenta. Þessi lausn sem kallast lífblekið er mikilvægasta krafan til að prenta eitthvað í þrívídd. Lífprentun er framlenging á hefðbundinni þrívíddarprentun en notuð á líffræðilegt lífefni og þess vegna þarf að nota lífblek í staðinn sem samanstendur af „lifandi frumubyggingum“. Einstakt hlaup þeirra – sem samanstendur af algínati og kollageni – getur haldið stofnfrumum á lífi og á sama tíma framleitt efni sem er nógu þétt til að haldast í lögun en er samt mjúkt til að hægt sé að kreista það út úr þrívíddarprentara. Vísindamenn notuðu einfaldan, ódýran 3D lífprentara þar sem lífblekið sem þeir útbjuggu var skipulagt í sammiðja hringi til að mynda hvolflaga gervi hornhimnu. Áberandi „boginn lögun“ hornhimnunnar náðist sem gerir þessa rannsókn vel. Þetta prentunarferli tók minna en 10 mínútur. Þá sást að stofnfrumurnar voru að vaxa.
Allt frá vinsældum 3D lífprentun hefur aukist, vísindamenn hafa verið að leita að því að finna besta tilvalið lífrænt blek til að gera hornhimnur á framkvæmanlegan og skilvirkan hátt. Þessi hópur við Newcastle háskólann hefur tekið forystuna og náð því. Sami hópur vísindamanna hefur áður sýnt að þeir héldu frumum á lífi í nokkrar vikur við stofuhita í einföldu hlaupi af algínati og kollageni. Með þessari rannsókn hefur þeim tekist að flytja þessa nothæfu hornhimnu með frumum sem eru áfram lífvænlegar við 83 prósent í eina viku. Svo, vefi væri hægt að prenta án þess að hafa áhyggjur af því hvort þeir muni vaxa eða ekki (þ.e. halda lífi) þar sem báðir hlutirnir eru hægt að ná í sama miðli.
Gerð hornhimnu fyrir sjúklinga
Vísindamenn hafa einnig sýnt í þessari rannsókn að hægt væri að byggja hornhimnu til að passa við einstaka kröfur hvers sjúklings. Fyrst er auga sjúklingsins skannað sem myndar gögn til að passa við „prenthornhimnu“ við nákvæma lögun og stærð sem krafist er. Stærðir eru teknar af hornhimnunni sjálfri sem gerir prentun mjög nákvæma og framkvæmanlega. 3D prentunartækni hefur verið prófuð við framleiðslu gervi hjarta og einhverjum öðrum vefjum. Flatir vefir hafa verið búnir til áður en samkvæmt höfundum er þetta í fyrsta skipti sem „laga“ glærur eru framleiddar. Þó að þessi aðferð krefjist enn heilbrigðrar gjafa glæru, eru stofnfrumur notaðar með góðum árangri til að vaxa í fleiri frumur í gervi hornhimnu. Ein heilbrigð glæra mun bara ekki „skipta um“ skemmda en við gætum ræktað nægilega margar frumur úr einni gjafahornhimnu til að prenta 50 gervi hornhimnur. Þetta mun vera mun hagstæðari atburðarás en bara að gera eina ígræðslu.
Framtíð
Þessi rannsókn er enn á frumstigi og þarf að meta frekar þrívíddarprentaðar glærur. Vísindamenn fullyrða að starf þeirra muni taka nokkur ár þar til hægt sé að nota slíka gervi hornhimnu til ígræðslu því enn eigi eftir að gera tilraunir á dýrum og mönnum. Einnig þarf að athuga hvort þetta efni sé virkt og þarf að fínstilla mikið. Vísindamenn eru fullvissir um að þessar gervi hornhimnur verði tiltækar til hagnýtar notkunar á næstu 3 árum. Framboð á þrívíddarprentunartækni er ekki vandamál núna þar sem hún er orðin ódýr og lífprentun er að koma vel fram og það gæti verið staðlað verklag í boði eftir nokkur ár. Meiri áhersla er nú að fara í að nota stofnfrumur til að endurbyggja eða skipta um skemmda vefi á meðan prentunarþáttur aðferðarinnar er að mestu straumlínulagaður.
Þessi rannsókn er mikilvægt skref í átt að lausn sem getur veitt okkur ótakmarkað framboð af glærum til ígræðslu um allan heim. Ennfremur eru vísindamenn hjá ítölsku fyrirtæki að hugsa í þá átt að búa til „3D prentuð augu“ sem yrðu smíðuð á svipaðan hátt með því að nota hugsanlegt lífblek sem nær yfir þær augljósu frumur sem þarf til að skipta um þær sem finnast í náttúrulegum augum. . Lífblekið gæti verið mismunandi í mismunandi samsetningum eftir sérstökum kröfum. Þeir stefna að því að hafa þessi „gervi augu“ á markaðnum árið 2027. Rannsóknin hefur framleitt fullkomnustu gerð gervi hornhimnu og hefur bent á lífprentun sem hugsanlega lausn á líffæra- og vefjaskorti.
***
{Þú getur lesið upprunalegu rannsóknarritgerðina með því að smella á DOI hlekkinn sem gefinn er upp hér að neðan á listanum yfir tilvitnaðar heimildir}
Heimildir)
Isaacson A o.fl. 2018. 3D lífprentun á hornhimnu stroma jafngildi. Tilraunaverkefni.
https://doi.org/10.1016/j.exer.2018.05.010
