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 1712天前
土耳其馬爾馬拉大學(xué)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(jī)來制作具有真實物體的輕彎曲特性的PVA-殼聚糖角膜結(jié)構(gòu)。初步的生物穩(wěn)定性研究表明，復(fù)合結(jié)構(gòu)與人類干細(xì)胞相容，促使它們分化為基質(zhì)細(xì)胞。研究結(jié)果表明，快速和定制的角膜構(gòu)建體具有巨大的臨床應(yīng)用潛力。
3D打印角膜的SEM成像。圖片來自馬爾馬拉大學(xué)。
角膜基質(zhì)移植
角膜是眼睛的外部保護(hù)層。它是透明的橢圓形結(jié)構(gòu)，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(yuǎn)，我們的視野都是清晰的（至少應(yīng)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(nèi)，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(fù)角膜內(nèi)皮細(xì)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(fēng)險，當(dāng)然還帶有首先要有健康供體的假體。
3D打印角膜基質(zhì)
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(jié)合在一起，形成了一種生物相容的，彈性的，可滲透氧氣的復(fù)合材料。然后，研究人員在SolidWorks中起草了一個鋁模，并在進(jìn)行任何3D打印之前對其進(jìn)行了加工。僅使用FFF技術(shù)進(jìn)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(gòu)建體。
角膜印刷過程。圖片來自馬爾馬拉大學(xué)。
對0.4mm厚的構(gòu)建體進(jìn)行掃描電子顯微鏡和紫外分光光度法測定其光學(xué)性質(zhì)，并與人類干細(xì)胞進(jìn)行進(jìn)一步的生物相容性測試，確定其臨床可行性。結(jié)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(qiáng)度也隨著殼聚糖含量的降低而降低，但是這些構(gòu)造都可以舒適地支撐典型的眼內(nèi)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(jié)構(gòu)仍能與干細(xì)胞相容。通過適當(dāng)?shù)呐囵B(yǎng)，干細(xì)胞可以分化成可用的基質(zhì)層，支持人體在移植后的自然愈合過程。研究小組得出結(jié)論，他們的工作隨著進(jìn)一步的發(fā)展，可以導(dǎo)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(xì)胞進(jìn)行SEM成像。圖片來自馬爾馬拉大學(xué)。
魔猴網(wǎng)點評：近年來，醫(yī)療器械和植入物的3D打印飛速發(fā)展，盡管FFF很少使用。化工公司贏創(chuàng)正在尋求改變，因為它最近在其3D打印材料組合中推出了新的Vestakeep i4 3DF植入級PEEK燈絲。新的長絲符合ASTM F2026標(biāo)準(zhǔn)，將用于生產(chǎn)外科植入物。
在我國，研究人員通過3D打印個性化的子宮頸組織植入物來抵抗人類乳頭瘤病毒（HPV）。該研究小組用抗HPV蛋白質(zhì)為錐形聚氨酯植入物的多孔結(jié)構(gòu)填充了蛋白質(zhì)，并能夠控制蛋白質(zhì)的釋放以抑制病毒的生長。
