土耳其研究人員3D打印人工角膜以用來移植
魔猴君 行業(yè)資訊 1569天前
土耳其馬爾馬拉大學的一組研究人員3D打印了適合移植的人造角膜。在鋁制模具的幫助下,使用FFF 3D打印機來制作具有真實物體的輕彎曲特性的PVA-殼聚糖角膜結構。初步的生物穩(wěn)定性研究表明,復合結構與人類干細胞相容,促使它們分化為基質細胞。研究結果表明,快速和定制的角膜構建體具有巨大的臨床應用潛力。
3D打印角膜的SEM成像。圖片來自馬爾馬拉大學。
角膜基質移植
角膜是眼睛的外部保護層。它是透明的橢圓形結構,位于虹膜的前面,可以動態(tài)彎曲光線以將其聚焦在視網(wǎng)膜上。因此,無論我們要看的物體有多遠,我們的視野都是清晰的(至少應該是清晰的)。但是,在發(fā)生角膜外傷或感染的情況下,可能會發(fā)生角膜失明,從而使角膜本身損害患者的視力。
在全球范圍內,有超過一千萬的人受到這種疾病的影響,并且人體無法自行修復角膜內皮細胞。因此,唯一真正的治療方法是完整的角膜移植,以健康的替代。這帶來了感染,免疫排斥的風險,當然還帶有首先要有健康供體的假體。
3D打印角膜基質
為了找到一種可持續(xù)的替代角膜捐贈的方法,研究小組首先將脫乙酰殼多糖和PVA結合在一起,形成了一種生物相容的,彈性的,可滲透氧氣的復合材料。然后,研究人員在SolidWorks中起草了一個鋁模,并在進行任何3D打印之前對其進行了加工。僅使用FFF技術進行3D打印并不能滿足他們所需的尺寸精度,因此可以使用模具來完善角膜形狀。然后,在混合物中使用不同比例的殼聚糖,制備了一組樣品角膜構建體。
角膜印刷過程。圖片來自馬爾馬拉大學。
對0.4mm厚的構建體進行掃描電子顯微鏡和紫外分光光度法測定其光學性質,并與人類干細胞進行進一步的生物相容性測試,確定其臨床可行性。結果表明,PVA角膜具有正確的尺寸和形狀以實現(xiàn)精確的光折射,并且發(fā)現(xiàn)光透射率值隨殼聚糖含量的增加而降低。拉伸強度也隨著殼聚糖含量的降低而降低,但是這些構造都可以舒適地支撐典型的眼內壓。
然而,這項研究的真正潛力來自生物相容性測試,因為即使經(jīng)過30天的降解,印刷結構仍能與干細胞相容。通過適當?shù)呐囵B(yǎng),干細胞可以分化成可用的基質層,支持人體在移植后的自然愈合過程。研究小組得出結論,他們的工作隨著進一步的發(fā)展,可以導致一種更安全,可持續(xù)的角膜盲治療方法。
七天后,對分化的干細胞進行SEM成像。圖片來自馬爾馬拉大學。
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