Para saintis buat pertama kalinya membuat bioengineer kornea manusia menggunakan teknik cetakan 3D yang boleh menjadi rangsangan untuk pemindahan kornea.
Kornea ialah telus lapisan terluar mata berbentuk kubah. Kornea adalah kanta pertama yang melaluinya cahaya sebelum mengenai retina di bahagian belakang mata. Kornea memainkan peranan yang sangat penting dalam memfokuskan penglihatan dengan menghantar cahaya biasan. Ia juga memberikan perlindungan kepada mata kita dan sebarang kerosakan atau kecederaan boleh menyebabkan gangguan penglihatan yang teruk dan juga buta. Menurut WHO, kira-kira 10 juta orang di seluruh dunia memerlukan pembedahan untuk mencegah buta kornea yang disebabkan oleh penyakit seperti trakoma atau beberapa mata gangguan. Lima juta orang mengalami buta total yang disebabkan oleh parut kornea akibat melecur, melecet atau keadaan lain. Satu-satunya rawatan untuk kornea yang rosak ialah menerima a pemindahan kornea, walau bagaimanapun, permintaan melebihi bekalan dalam pemindahan kornea. Selain itu, terdapat banyak risiko/komplikasi yang berkaitan dengan pemindahan kornea termasuk jangkitan mata, penggunaan jahitan dan lain-lain. Masalah yang paling ketara dan serius ialah kadangkala tisu penderma (kornea) ditolak selepas pemindahan dilakukan. Ini adalah keadaan yang tidak menentu dan walaupun jarang ia berlaku dalam 5 hingga 30 peratus daripada 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.
Sejak populariti 3D bioprinting telah meningkat, para penyelidik telah mencari untuk mencari bio-dakwat ideal yang paling sesuai untuk membuat kornea dengan cekap dan cekap. Kumpulan di Universiti Newcastle ini telah mendahului dan mencapainya. Kumpulan penyelidik yang sama sebelum ini telah menunjukkan bahawa mereka mengekalkan sel hidup selama beberapa minggu pada suhu bilik dalam gel mudah alginat dan kolagen. Dengan kajian ini mereka telah dapat memindahkan kornea yang boleh digunakan ini dengan sel kekal berdaya maju pada 83 peratus selama satu minggu. Jadi, tisu boleh dicetak tanpa bimbang sama ada ia akan membesar atau tidak (iaitu kekal hidup) kerana kedua-dua perkara itu boleh dicapai dalam medium yang sama.
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
