脫細(xì)胞角膜基質(zhì)和干細(xì)胞墨水,3D打印具生物相容性的人工角膜…

Bio-ink made of decellularised corneal stroma and stem cells, secrets behind the 3D-print biocompatible human cornea.

生物相容性晶格形態(tài)的挑戰(zhàn)

      角膜是眼睛的最薄層，覆蓋瞳孔并提供對(duì)外部環(huán)境的保護(hù)。第一層允許光線進(jìn)入，因此它需要透明，隨著瞳孔的移動(dòng)而移動(dòng)，并具有靈活性。眼角膜作為人眼的最外層結(jié)構(gòu)，在視覺的聚焦上有著至關(guān)重要的作用，類似于照相機(jī)的鏡頭。全球范圍內(nèi)，有上千萬(wàn)人因?yàn)榻悄は嚓P(guān)的疾病而出現(xiàn)視力衰弱，甚至失明。

生物相容性

     研究人員說(shuō)，由于他們所使用的材料是由角膜組織衍生的生物油墨制成，所以它具有生物相容性。此外，3D打印技術(shù)模擬了角膜微環(huán)境，因此其透明度類似于人類角膜。研究小組利用3D打印中產(chǎn)生的剪應(yīng)力制作了角膜點(diǎn)陣圖案，并證明了利用角膜基質(zhì)衍生的脫細(xì)胞外基質(zhì)生物制備的角膜具有生物相容性。

晶格形態(tài)

       人類角膜是由膠原纖維組成的格子狀組織。角膜的晶格形態(tài)與角膜的透明性直接相關(guān)。在3D打印過(guò)程中，當(dāng)打印機(jī)中的油墨通過(guò)噴頭并通過(guò)噴嘴時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生剪應(yīng)力的摩擦力。該研究小組通過(guò)調(diào)節(jié)剪切應(yīng)力來(lái)控制膠原纖維的形態(tài)，成功地制作出具有人角膜晶格結(jié)構(gòu)的透明人工角膜。

商業(yè)化漸行漸近

    英國(guó)紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)的研究人員于2018年通過(guò)干細(xì)胞中提取研發(fā)的“生物墨水”-海藻酸鹽和膠原蛋白的混合物，用3D打印技術(shù)打印出了世界上首個(gè)人工角膜。而一家總部位于北卡羅來(lái)納州的再生醫(yī)學(xué)公司Precise Bio已將生物3D打印人工角膜移植到動(dòng)物體內(nèi)，2018年的初步研究結(jié)果證明Precise Bio新技術(shù)的可行性、安全性和有效性，為未來(lái)人體試驗(yàn)的發(fā)展和進(jìn)步奠定了基礎(chǔ)。除了開發(fā)3D打印人工角膜，該公司還同時(shí)開發(fā)用于眼科適應(yīng)癥的其他組織和器械，包括視網(wǎng)膜貼片，視力矯正微透鏡等。

     此外，人工角膜在我國(guó)已經(jīng)被用于臨床，2015年，由我國(guó)科學(xué)家自主研發(fā)的脫細(xì)胞角膜基質(zhì)，生物工程角膜“艾欣瞳”獲得國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理總局頒發(fā)的醫(yī)療器械注冊(cè)證書，獲得了上市批準(zhǔn)。目前全球大約有1500萬(wàn)患者必須需要通過(guò)手術(shù)來(lái)預(yù)防角膜的失明，但全球范圍內(nèi)供患者移植的角膜嚴(yán)重短缺。3D打印技術(shù)是否可以給許多角膜相關(guān)疾病患者帶來(lái)希望？下一步，3D打印的角膜組織是否可以通過(guò)藥監(jiān)局的批準(zhǔn)獲得商業(yè)化？中國(guó)3D打印網(wǎng)將保持持續(xù)關(guān)注。