人们可以3D生物打印眼角膜吗？

时间：2022-07-24 12:30 来源：南极熊作者：admin 阅读：次

导读：角膜病是继白内障和青光眼之后的第三大致盲原因。据估计，世界上约有500万人双侧角膜失明，另有2300万人是单侧失明。角膜移植是治疗各种角膜相关病症的标准做法，如纤维化、溃疡、角膜炎等。但角膜移植的费用很高，且极易出现移植失败和个体排斥的问题。近年来，生物制造技术正在获得研究者们的大量关注，因为它们有可能直接分层组装三维（3D）生物结构，用于各种生物医学和临床应用的组织制造。其中，3D生物打印，已被广泛研究，可用于制造角膜替代品。

2022年7月，Bangalore Bioinnovation Centre的研究者们讨论了可应用于角膜制造的3D生物打印技术，他们的研究已经发表在《Bioprinting》上，题目为《Print me a cornea - Are we there yet?》。
背景
角膜是眼睛最外层的透明保护组织，它将光线传输和折射到视网膜上，从而感知光线。这是通过其独特的球形前部结构实现的，该结构对总屈光力的贡献约为80%。角膜是一个高度专业化的结构，主要由1型胶原蛋白（Col I）组成。胶原纤维相互平行排列，与随后各层的胶原纤维成直角，这赋予了角膜独特的结构特征，使其具有一定的机械强度和透明度。角膜可分为三个不同的层--上皮层、基质层和内皮层。

△眼部结构

据估计，约有1300万名患者需要进行角膜移植，但在受影响的人群中，只有1/70的人得到健康的个人捐赠组织进行移植。此外，角膜移植的等待时间可能在1-24个月之间。为了解决这些局限性，角膜移植(KPro)，即切除受伤的角膜，用合成的人工角膜代替，已被广泛用于替代角膜移植，以治疗严重的眼部疾病。然而，除了其复杂的设计和繁杂的手术程序外，人工角膜的临床使用还会产生一定的并发症和主要风险因素，包括慢性炎症、角膜板层的退化和角膜熔化。

增材制造与传统的减材制造不同，在传统的减材制造中，材料被移除以形成最终结构，增材制造可以对材料进行分层沉积以形成最终结构。三维生物打印是增材制造的一个多学科分支，重点是制造活体组织。

角膜3D生物打印
近年来，各种生物打印和生物制造方法已被研究用于制造人工角膜的替代品。然而，最常采用的方法是基于挤压的打印和基于光的生物打印。

1.挤压式生物打印

△挤压式生物打印

挤压式生物打印是生物打印中最常用的技术，因为它与各种再生医学应用中使用的可注射水凝胶系统兼容。在这种方法中，预聚合的生物材料被挤压到打印平台上，使用加压空气系统进行逐层挤压。

△可生物降解药物输送系统

最近的一项研究在设计和开发一种隐形眼镜式的可生物降解药物输送系统时，采用了基于挤压的生物打印机，可能用于治疗干眼症患者。在这种方法中，研究人员使用以甲基丙烯酸明胶（GelMA）/透明质酸（HA）为基体的生物墨水进行3D打印，并通过紫外线交联产生生物相容性的构建体，用于控制释放一种抗生素（托布拉霉素）。结果显示，该构建体在第14天后仍然保留了约40-50%的质量，从而展示了此款高度可扩展的药物释放系统的前景，用于治疗各种眼部疾病，包括干眼。

(责任编辑：admin)

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