Znanstvenici su prvi put bioinženjeringom izradili ljudsku rožnicu koristeći tehniku 3D ispisa koja može biti poticaj za transplantaciju rožnice.
Rožnica je transparentan kupolasti krajnji vanjski sloj oka. Rožnica je prva leća kroz koju svjetlost prolazi prije nego što udari u mrežnicu u stražnjem dijelu oka. Rožnica ima vrlo važnu ulogu u fokusiranju vida propuštanjem loma svjetlosti. Također pruža zaštitu našem oku i svako oštećenje ili ozljeda može uzrokovati ozbiljno oštećenje vida, pa čak i sljepoću. Prema WHO-u, oko 10 milijuna ljudi diljem svijeta zahtijeva operaciju kako bi se spriječilo sljepilo rožnice koje je uzrokovano bolešću poput trahoma ili neke druge oko poremećaj. Pet milijuna ljudi pati od potpune sljepoće uzrokovane ožiljcima na rožnici uslijed opeklina, abrazije ili nekog drugog stanja. Jedini tretman za oštećenu rožnicu je primanje a transplantacija rožnicemeđutim, potražnja premašuje ponudu transplantata rožnice. Također, postoje mnogi rizici/komplikacije povezani s transplantacijom rožnice uključujući infekciju oka, korištenje šavova itd. Najznačajniji i najozbiljniji problem je da se ponekad donorsko tkivo (rožnice) odbaci nakon izvršene transplantacije. Ovo je neizvjesna situacija i iako rijetko događa se u 5 do 30 posto slučajeva bolesnici.
Prva 3D ispisana ljudska rožnica
U studiji objavljenoj u Eksperimentalno istraživanje oka, znanstvenici sa Sveučilišta Newcastle u Velikoj Britaniji su neko vrijeme koristili tehniku trodimenzionalnog (3D) ispisa za proizvodnju ili 'proizvodnju' rožnice za ljudsko oko i to bi moglo biti blagodat za dobivanje rožnice za transplantaciju. Koristeći dobro uhodanu tehnologiju 3D bioprintinga, istraživači su koristili matične stanice (od ljudska rožnica) od zdrave donorske rožnice i pomiješali su ih s alginatom i kolagenom kako bi stvorili otopinu koja bi se mogla tiskati. Ovo rješenje pod nazivom bio-tinta najvažniji je uvjet za ispis bilo čega u 3D. Bioprinting je produžetak tradicionalnog 3D ispisa, ali se primjenjuje na biološke žive materijale i zato se umjesto njega treba koristiti bio-tinta koja se sastoji od "struktura živih stanica". Njihov jedinstveni gel – koji se sastoji od alginata i kolagena – može održati matične stanice na životu i istovremeno proizvesti materijal koji je dovoljno čvrst da ostane u obliku, ali je još uvijek mekan da se može istisnuti iz 3D pisača. Istraživači su koristili jednostavan, jeftin 3D bio-printer u kojem je bio-tinta koju su pripremili uspješno organizirana u koncentričnim krugovima kako bi oblikovala kupolasti oblik umjetna rožnica. Postignut je prepoznatljiv 'zakrivljeni oblik' rožnice što ovu studiju čini uspješnom. Ovaj postupak ispisa trajao je manje od 10 minuta. Tada se vidjelo da matične stanice rastu.
Još od popularnosti 3D biotisak je u porastu, istraživači su tražili pronalaženje najprikladnije idealne bio-tinte za izvedivo i učinkovito stvaranje rožnica. Ova grupa na Sveučilištu Newcastle preuzela je vodstvo i postigla ga. Ista skupina istraživača ranije je pokazala da su stanice održavale na životu nekoliko tjedana na sobnoj temperaturi unutar jednostavnog gela alginata i kolagena. Pomoću ove studije uspjeli su prenijeti ovu upotrebljivu rožnicu sa stanicama koje su ostale održive na 83 posto tjedan dana. Dakle, tkiva bi se mogla tiskati bez brige hoće li narasti ili ne (tj. ostati na životu) jer su obje stvari ostvarive u istom mediju.
Izrada rožnice specifične za pacijenta
Istraživači su u ovoj studiji također pokazali da se rožnica može izgraditi tako da odgovara jedinstvenim zahtjevima svakog pacijenta. Najprije se skenira pacijentovo oko čime se generiraju podaci koji usklađuju 'otisak rožnice' s točnim potrebnim oblikom i veličinom. Dimenzije se uzimaju iz stvarne rožnice što onda čini ispis vrlo točnim i izvedivim. Tehnologija 3D ispisa testirana je u proizvodnji vještački srca i nekih drugih tkiva. Ravna tkiva su se stvarala u prošlosti, ali prema autorima ovo je prvi put da su proizvedene 'oblikovane' rožnice. Iako ova metoda još uvijek zahtijeva zdravu rožnicu donora, matične stanice se uspješno koriste za rast u više stanica u umjetnoj rožnici. Jedna zdrava rožnica jednostavno neće 'zamijeniti' oštećenu, ali mogli bismo narasti dovoljno stanica iz jedne donirane rožnice za ispis 50 umjetnih rožnica. Ovo će biti mnogo korisniji scenarij od samo jedne transplantacije.
Budućnost
Ova studija je još uvijek u preliminarnoj fazi i potrebno je dodatno procijeniti 3D tiskane rožnice. Istraživači navode da će njihov rad potrajati nekoliko godina prije nego što se takva umjetna rožnica može koristiti za transplantaciju jer još uvijek treba provesti pokuse na životinjama i ljudima. Također je potrebno provjeriti je li ovaj materijal funkcionalan i potrebno je puno finog podešavanja. Istraživači su uvjereni da će ove umjetne rožnice biti dostupne za praktičnu upotrebu u sljedećih 5 godina. Dostupnost tehnologije 3D ispisa sada nije problem jer je postala jeftina, a bioprinting se dobro razvija i za nekoliko godina bi mogli biti dostupni standardni postupci. Sada se više usredotočuje na korištenje matičnih stanica za obnovu ili zamjenu oštećenih tkiva, dok je aspekt tiskanja metode uglavnom pojednostavljen.
Ova studija je značajan korak prema rješenju koje nam može pružiti neograničenu ponudu rožnica za transplantaciju diljem svijeta. Nadalje, istraživači u jednoj talijanskoj tvrtki razmišljaju u smjeru konačnog stvaranja "3D ispisanih očiju" koje bi bile konstruirane na sličan način korištenjem potencijalne bio-tinte koja obuhvaća očite stanice potrebne za zamjenu onih koje se nalaze u prirodnom skupu očiju. . Bio-tinte se mogu mijenjati u različitim kombinacijama ovisno o specifičnim zahtjevima. Cilj im je da ove "umjetne oči" budu na tržištu do 2027. Studija je proizvela najnapredniji oblik umjetne rožnice i istakla je biotisak kao potencijalno rješenje za nedostatak organa i tkiva.
***
{Izvorni istraživački rad možete pročitati klikom na vezu DOI koja se nalazi u nastavku na popisu citiranih izvora}
Izvor (i)
Isaacson A i sur. 2018. 3D bioprinting ekvivalenta strome rožnice. Eksperimentalno istraživanje oka.
https://doi.org/10.1016/j.exer.2018.05.010
