脱细胞角膜基质和干细胞墨水,3D打印具生物相容性的人工角膜…

Bio-ink made of decellularised corneal stroma and stem cells, secrets behind the 3D-print biocompatible human cornea.

生物相容性晶格形态的挑战

角膜是眼睛的最薄层，覆盖瞳孔并提供对外部环境的保护。第一层允许光线进入，因此它需要透明，随着瞳孔的移动而移动，并具有灵活性。眼角膜作为人眼的最外层结构，在视觉的聚焦上有着至关重要的作用，类似于照相机的镜头。全球范围内，有上千万人因为角膜相关的疾病而出现视力衰弱，甚至失明。

生物相容性

研究人员说，由于他们所使用的材料是由角膜组织衍生的生物油墨制成，所以它具有生物相容性。此外，3D打印技术模拟了角膜微环境，因此其透明度类似于人类角膜。研究小组利用3D打印中产生的剪应力制作了角膜点阵图案，并证明了利用角膜基质衍生的脱细胞外基质生物制备的角膜具有生物相容性。

晶格形态

人类角膜是由胶原纤维组成的格子状组织。角膜的晶格形态与角膜的透明性直接相关。在3D打印过程中，当打印机中的油墨通过喷头并通过喷嘴时，就会产生剪应力的摩擦力。该研究小组通过调节剪切应力来控制胶原纤维的形态，成功地制作出具有人角膜晶格结构的透明人工角膜。

商业化渐行渐近

英国纽卡斯尔大学的研究人员于2018年通过干细胞中提取研发的“生物墨水”-海藻酸盐和胶原蛋白的混合物，用3D打印技术打印出了世界上首个人工角膜。而一家总部位于北卡罗来纳州的再生医学公司Precise Bio已将生物3D打印人工角膜移植到动物体内，2018年的初步研究结果证明Precise Bio新技术的可行性、安全性和有效性，为未来人体试验的发展和进步奠定了基础。除了开发3D打印人工角膜，该公司还同时开发用于眼科适应症的其他组织和器械，包括视网膜贴片，视力矫正微透镜等。

此外，人工角膜在我国已经被用于临床，2015年，由我国科学家自主研发的脱细胞角膜基质，生物工程角膜“艾欣瞳”获得国家食品药品监督管理总局颁发的医疗器械注册证书，获得了上市批准。目前全球大约有1500万患者必须需要通过手术来预防角膜的失明，但全球范围内供患者移植的角膜严重短缺。3D打印技术是否可以给许多角膜相关疾病患者带来希望？下一步，3D打印的角膜组织是否可以通过药监局的批准获得商业化？