Турецкие ученые напечатали искусственную роговицу, пригодную для трансплантации

Турецкие ученые из университета Мармара напечатали на 3D-принтере искусственную роговицу, подходящую для трансплантации. Для изготовления искусственной роговицы применялся 3D-принтер типа FFF, использующий мягкий и гибкий полимер на основе хитозана и поливинилового спирта (ПВС).

Предварительные исследования биостабильности показали, что композитные структуры совместимы со стволовыми клетками человека, стимулируя их дифференциацию в стромальные клетки (клетки-предшественники). Результаты исследования свидетельствуют о большом потенциале для быстрого и индивидуального изготовления роговицы для клинического применения.

Данные об этой разработке были опубликованы в European Polymer Journal.

Роговица является внешним защитным слоем глаза. Это прозрачная, овальная структура, которая находится перед радужной оболочкой глаза, динамически перенаправляя свет, чтобы сфокусировать его на сетчатке глаза. В результате наше зрение является четким, независимо от расстояния до объекта, на который мы смотрим. Однако в случае травмы или инфекции роговицы может возникнуть слепота, при которой сама роговица становится помехой для зрения страдающего.

Человеческое тело неспособно самостоятельно восстановить клетки эндотелия роговицы. Поэтому единственным реальным лечением является полная пересадка роговицы, чтобы заменить ее здоровой. Это несет в себе риск инфекции, иммунологического отторжения, и, конечно, для этого необходим доступный донор.

С целью найти альтернативу этому методу, ученые сначала объединила хитозан и ПВС, чтобы сформировать биосовместимый, эластичный, проницаемый для кислорода композитный материал для роговицы. Затем исследователи создали алюминиевую форму, которая была использована для улучшения формы роговицы, так как 3D-печать с помощью одной только технологии FFF не обеспечила бы необходимую точность размеров. Затем, с использованием различных пропорций хитозана в смеси, было изготовлено несколько образцов роговицы.

Эти образцы толщиной 0,4 мм были проанализированы при помощи сканирующей электронной микроскопии и УФ-спектрофотометрии для определения их оптических свойств с последующим тестированием на биосовместимость со стволовыми клетками человека, определяющим клиническую осуществимость технологии. Результаты показали, что роговицы из ПВС имели правильные размеры и форму для точного преломления света, а значения светопропускания уменьшались с дополнительным содержанием хитозана. Прочность при растяжении также уменьшалась с добавлением хитозана, но все конструкции могли комфортно поддерживать типичное внутриглазное давление.

Испытания на биосовместимость показали хороший результат, так как напечатанная роговица была совместима со стволовыми клетками даже после 30 дней деградации. При соответствующем уходе стволовые клетки могли дифференцироваться в полезный слой из стромы, поддерживая естественный процесс исцеления организма после трансплантации.