Para saintis buat pertama kalinya membuat bioengineer kornea manusia menggunakan teknik cetakan 3D yang boleh menjadi rangsangan untuk pemindahan kornea.
Cornea is the telus 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 mata 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 pemindahan kornea, 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 pacientes.
Kornea manusia cetakan 3D pertama
Dalam satu kajian yang diterbitkan dalam Penyelidikan Mata Eksperimen, saintis di Universiti Newcastle, UK pada masa itu telah menggunakan teknik pencetakan tiga dimensi (3D) untuk menghasilkan atau 'menghasilkan' kornea untuk mata manusia dan ini boleh memberi kebaikan untuk mendapatkan kornea untuk pemindahan. Menggunakan teknologi bioprinting 3D yang mantap, penyelidik menggunakan sel stem (daripada kornea manusia) daripada kornea penderma yang sihat dan mereka mencampurkannya dengan alginat dan kolagen untuk mencipta penyelesaian yang boleh dicetak. Penyelesaian yang dipanggil bio-dakwat ini adalah keperluan paling penting untuk mencetak apa-apa dalam 3D. Bioprinting ialah lanjutan daripada cetakan 3D tradisional tetapi digunakan pada bahan hidup biologi dan itulah sebabnya dakwat bio perlu digunakan sebaliknya yang terdiri daripada "struktur sel hidup". Gel unik mereka – yang terdiri daripada alginat dan kolagen- mampu mengekalkan sel stem hidup dan pada masa yang sama menghasilkan bahan yang cukup teguh untuk kekal dalam bentuk tetapi masih lembut untuk dapat dikeluarkan daripada pencetak 3D. Penyelidik menggunakan pencetak bio 3D yang mudah dan murah di mana dakwat bio yang mereka sediakan berjaya disusun dalam bulatan sepusat untuk membentuk bentuk kubah kornea buatan. 'Bentuk melengkung' kornea yang tersendiri telah dicapai yang menjadikan kajian ini berjaya. Prosedur pencetakan ini mengambil masa kurang daripada 10 minit. Sel stem kemudiannya dilihat semakin membesar.
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.
Membuat kornea khusus pesakit
Penyelidik juga telah menunjukkan dalam kajian ini bahawa kornea boleh dibina untuk memadankan keperluan unik setiap pesakit. Pertama, mata pesakit diimbas yang menghasilkan data untuk memadankan 'print cornea' dengan bentuk dan saiz yang tepat yang diperlukan. Dimensi diambil dari kornea sebenar itu sendiri yang kemudian menjadikan pencetakan sangat tepat dan boleh dilaksanakan. Teknologi percetakan 3D telah diuji dalam menghasilkan tiruan jantung dan beberapa tisu lain. Tisu rata telah dicipta pada masa lalu tetapi menurut penulis ini adalah kali pertama kornea 'berbentuk' dihasilkan. Walaupun kaedah ini masih memerlukan kornea penderma yang sihat, sel stem berjaya digunakan untuk membesar menjadi lebih banyak sel dalam kornea buatan. Satu kornea yang sihat tidak akan 'menggantikan' yang rosak tetapi kita boleh mengembangkan sel yang mencukupi daripada satu kornea yang didermakan untuk mencetak 50 kornea tiruan. Ini akan menjadi senario yang lebih bermanfaat daripada hanya melakukan satu pemindahan.
Masa depan
Kajian ini masih di peringkat awal dan kornea cetakan 3D perlu dinilai lebih lanjut. Penyelidik menyatakan bahawa kerja mereka akan mengambil masa beberapa tahun sebelum kornea buatan itu boleh digunakan untuk pemindahan kerana ujian haiwan dan manusia masih perlu dijalankan. Ia juga perlu diperiksa sama ada bahan ini berfungsi dan banyak penalaan halus diperlukan. Penyelidik yakin kornea tiruan ini boleh didapati untuk kegunaan praktikal dalam tempoh 5 tahun akan datang. Ketersediaan teknologi pencetakan 3D tidak menjadi masalah sekarang kerana ia menjadi murah dan pencetakan bio muncul dengan baik dan mungkin terdapat prosedur standard yang tersedia dalam masa beberapa tahun. Lebih banyak tumpuan kini akan digunakan untuk menggunakan sel stem untuk membina semula atau menggantikan tisu yang rosak manakala aspek pencetakan kaedah kebanyakannya diperkemas.
Kajian ini merupakan langkah penting ke arah penyelesaian yang boleh memberi kita bekalan kornea tanpa had untuk pemindahan di seluruh dunia. Selanjutnya, penyelidik di sebuah syarikat Itali sedang memikirkan ke arah akhirnya mencipta 'mata bercetak 3D' yang akan dibina dengan cara yang sama dengan menggunakan dakwat bio berpotensi yang merangkumi sel-sel jelas yang diperlukan untuk menggantikan yang terdapat dalam set mata semula jadi. . Dakwat bio boleh diubah dalam kombinasi berbeza bergantung pada keperluan khusus. Mereka menyasarkan untuk memiliki "mata tiruan" ini di pasaran menjelang 2027. Kajian itu telah menghasilkan bentuk kornea tiruan yang paling maju dan telah menyerlahkan bioprinting sebagai penyelesaian berpotensi untuk kekurangan organ dan tisu.
***
{Anda boleh membaca kertas penyelidikan asal dengan mengklik pautan DOI yang diberikan di bawah dalam senarai sumber yang dipetik}
Sumber (s)
Isaacson A et al. 2018. Pencetakan bio 3D bagi stroma kornea yang setara. Penyelidikan Mata Eksperimen.
https://doi.org/10.1016/j.exer.2018.05.010
