Nieuwe 3D-geprinte hoornvliezen met bio-inkt kunnen donortekorten verminderen – fabricage in 10 minuten gerealiseerd

• 3 minuten durende 3D-geprinte hoornvliezen kunnen de afhankelijkheid van donorweefsel dramatisch verminderen.
• Geheel afgedrukt in minder dan 10 minuten met behulp van een nieuwe bio-inkt.
• De klinische vertaling kan nog enkele jaren in beslag nemen, omdat uitgebreide veiligheids- en werkzaamheidsstudies nodig zijn.

Volgens de Wereldgezondheidsorganisatie hebben wereldwijd ruim 10 miljoen mensen een operatie nodig om door trachoom veroorzaakte blindheid van het hoornvlies te voorkomen, en leven ongeveer 5 miljoen mensen met volledige blindheid door littekens op het hoornvlies.

Ondanks een bescheiden voorraad donorhoornvliezen is de vraag veel groter dan het aanbod, wat onderzoekers ertoe aanzet kunstmatige hoornvliesvervangers te ontwikkelen. Wetenschappers van de Universiteit van Newcastle hebben nu een snelle 3D-printmethode gedemonstreerd die deze kloof ooit zou kunnen verkleinen.

Het hoornvlies – de buitenste, brekende laag van het oog – draagt voor ongeveer 80% bij aan het scherpstelvermogen van het oog. Het ontwerpen van een functionele vervanging vereist daarom een nauwkeurige kromming om deze optische functie te repliceren.

Hoe het is gemaakt

Onderzoekers mengden menselijke stromale cellen van het hoornvlies, geoogst van gezonde donoren, met natriumalginaat en methacrylaat type I collageen om een ‘bio-inkt’ te creëren. Deze gel is zowel celvriendelijk als mechanisch geschikt voor extrusieprinten.

Met behulp van een betaalbare 3D-bioprinter werd de bio-inkt in concentrische ringen gedeponeerd om een hoornvliesvormige constructie te bouwen. Het hele proces werd in slechts 10 minuten voltooid.

Bio-inkt

Het collageen-alginaatmengsel biedt voldoende structurele integriteit om hun vorm te behouden en ingebedde cellen bij kamertemperatuur levensvatbaar te houden. De viscositeit is zo afgestemd dat het materiaal kan worden geëxtrudeerd zonder de celoverleving in gevaar te brengen.

Met bio-inkt kan de weefselgeometrie worden aangepast aan het oog van de patiënt door het hoornvlies te scannen en de afmetingen in G-code voor de printer te vertalen. Dit maakt nauwkeurige replicatie van complexe anatomische kenmerken mogelijk.

Het uiteindelijke construct ondergaat een remodellering in een fysiologische omgeving, waardoor de juiste structurele, functionele en biomechanische rijping wordt bevorderd.

Referentie:ScienceDirect | Universiteit van Newcastle

De printgetrouwheid werd beoordeeld door de perifere en centrale dikte te meten, terwijl de levensvatbaarheid van de cellen van ingekapselde keratocyten werd gecontroleerd op dag 1 en dag 7 na het printen.

Wat is het volgende?

Hoewel het kunstmatige hoornvlies nog niet klaar is voor klinisch gebruik, plannen onderzoekers uitgebreide in-vitro- en in-vivo-onderzoeken om de veiligheid op lange termijn, het stromacelfenotype, de biocompatibiliteit en ondersteuning voor de groei van epitheelcellen te evalueren.

Kort gezegd:het zal waarschijnlijk enkele jaren duren voordat artsen met vertrouwen een donorhoornvlies kunnen vervangen door een 3D-geprint alternatief.

Lees:Gezichtsverbeterende nanodruppels kunnen een bril vervangen