Nieuwe 3D-geprinte bio-inkt hoornvliesen kunnen donortekort aanpakken – 10-minuten fabricatie bereikt

• 3-minuten 3D-geprinte hoornvliesen kunnen afhankelijkheid van donorweefsel dramatisch verminderen.
• Volledig geprint in minder dan 10 minuten met een nieuwe bio-inkt.
• Klinische vertaling kan nog jaren duren, aangezien uitgebreide veiligheids- en effectiviteitsstudies vereist zijn.

Volgens de Wereldgezondheidsorganisatie hebben meer dan 10 miljoen mensen wereldwijd operaties nodig om trachoma-geïnduceerde hoornvliesblindheid te voorkomen, en leven ongeveer 5 miljoen mensen met complete blindheid door hoornvlieslittekens.

Ondanks een bescheiden pool van donorhoornvliesen, overstijgt de vraag het aanbod bij lange schot, wat onderzoekers dwingt kunstmatige hoornvliesvervangers te ontwikkelen. Newcastle University-wetenschappers hebben nu een snelle 3D-printmethode gedemonstreerd die deze kloof één dag kan overbruggen.

De hoornvlies – het oog uiterste, brekende laag – draagt ongeveer 80% bij aan het oog's fokuskracht. Het engineeren van een functionele vervanger vereist dus precieze kromming om deze optische functie te repliceren.

Hoe het gemaakt werd

Onderzoekers mengden humane hoornvlies-stromale cellen, geoogst van gezonde donoren, met natriumalginate en gemethacryleerd type I-kollegen om een "bio-inkt" te creëren. Deze gel is zowel cel-vriendelijk als mechanisch geschikt voor extrusieprinten.

Met een betaalbare 3D-bioprinter werd de bio-inkt in concentrische ringen gedeponeerd om een hoornvlies-vormig construct te bouwen. Het hele proces voltooide in slechts 10 minuten.

Bio-inkt

De collageen-alginate-mengsel biedt voldoende structurele integriteit om vorm te behouden terwijl ingesloten cellen levensvatbaar blijven bij kamertemperatuur. De viscositeit is afgestemd zodat het materiaal geëxtrudeerd kan worden zonder celoverleving te compromitteren.

Met bio-inkt kan weefselgeometrie worden aangepast aan een patiënt's oog door de hoornvlies te scannen en de afmetingen te vertalen naar G-code voor de printer. Dit stelt precieze replicatie van complexe anatomische kenmerken in.

Het eindige construct ondergaat hermodellering in een fysiologische omgeving, wat gepaste structurele, functionele en biomechanische rijping bevordert.

Referentie: ScienceDirect | Newcastle University

Printfideliteit werd beoordeeld door perifeer en centrale dikte te meten, terwijl cel-leefbaarheid van ingesloten keratocyten gemonitord werd op dag 1 en dag 7 na printen.

Wat is de volgende stap?

Hoewel de kunstmatige hoornvlies nog niet klaar is voor klinisch gebruik, plannen onderzoekers uitgebreide in-vitro en in-vivo studies om lange-termijn veiligheid, stromale cel-fenotype, biocompatibiliteit en ondersteuning voor epithele celgroei te evalueren.

Conclusie: het zal waarschijnlijk nog enkele jaren duren voordat klinici met vertrouwen een donorhoornvlies kunnen vervangen door een 3D-geprinte alternatief.

Lees: Visus-verbeterende nanodruppels kunnen bril vervangen