Команда исследователей из Университета Мармара (https://www.marmara.edu.tr/en), Турция, напечатали в 3D искусственную роговицу, пригодную для трансплантации. С помощью алюминиевой формы и 3D-принтер FFF была изготовлена PVA-хитозановая конструкция роговицы с легкими изгибающими свойствами реальной роговицы.
Предварительные исследования биостабильности показали, что композитные структуры были совместимы со стволовыми клетками человека, стимулируя их дифференцироваться в стромальные клетки. Результаты исследования указывают на большой потенциал для быстрого и индивидуального изготовления конструкций роговицы для клинического применения.
Роговица - это внешний защитный слой глаза. Это четкая овальная структура, которая расположена перед радужной оболочкой, динамически изгибая свет, чтобы сфокусировать его на сетчатке. В результате наше зрение остается четким (по крайней мере, так должно быть) независимо от расстояния до объекта, на который мы смотрим. Однако в случаях травмы или инфекции роговицы может возникнуть слепота роговицы, в результате чего сама роговица становится вредной для зрения пациента.
Во всем мире более 10 миллионов человек страдают от этого заболевания, и человеческий организм не способен самостоятельно восстанавливать эндотелиальные клетки роговицы. Поэтому единственное реальное лечение - полная пересадка роговицы, чтобы заменить её здоровой. Это влечет за собой риск инфекции, иммунологического отторжения и, конечно, при предположении, что существует здоровый донор.
Чтобы найти устойчивую альтернативу донорству роговицы, команда сначала объединила хитозан и PVA для формирования биосовместимого, эластичного, проницаемого для кислорода композитного материала для роговицы. Затем исследователи разработали алюминиевую форму в SolidWorks и обработали ее до началапроцесса 3D-печати. Пресс-форма использовалась для улучшения формы роговицы, поскольку 3D-печать с использованием одной технологии FFF не давала им необходимой точности размеров. Затем с различными пропорциями хитозана в смеси был изготовлен набор образцов конструкций роговицы.
Конструкцию толщиной 0,4 мм подвергали сканирующей электронной микроскопии и УФ-спектрофотометрии для определения её оптических свойств с последующими испытаниями биосовместимости со стволовыми клетками человека, определяющими клиническую осуществимость. Результаты показали, что PVA роговицы имели правильный размер и форму для точного преломления света, и было обнаружено, что значения пропускания света уменьшаются с дополнительным содержанием хитозана. Прочность на растяжение также снижалась с содержанием хитозана, но все конструкции могли с комфортом поддерживать типичное внутриглазное давление.
Однако реальный потенциал исследования заключается в тесте на биосовместимость, поскольку напечатанные структуры были совместимы со стволовыми клетками даже после 30 дней деградации. При соответствующем уходе стволовые клетки могут дифференцироваться в пригодный слой стромы, поддерживая естественный процесс заживления тела после трансплантации. Команда пришла к выводу, что их работа с дальнейшим развитием может привести к более безопасному и устойчивому методу лечения слепоты роговицы. Дальнейшие подробности исследования можно найти в статье «Искусственная роговица с 3D-печатью для стромальной трансплантации роговицы» (https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0014305720301518).
В последние годы 3D-печать медицинских устройств и имплантатов взлетела до небес, хотя технология FFF используется редко. Химическая компания Evonik (https://corporate.evonik.com/) надеется изменить это, поскольку недавно выпустила новую линейку PEEK филаментов Vestakeep i4 3DF для изготовления имплантатов в свой портфель материалов для 3D-печати. Новый филамент соответствует стандартам ASTM F2026 и будет использоваться для изготовления хирургических имплантатов.
В другом месте, в Пекине, исследователи напечатали на 3D-принтере персонализированный имплантат ткани шейки матки для противодействия вирусу папилломы человека (ВПЧ). Команда загрузила пористую структуру конусообразного полиуретанового имплантата белком против HPV и смогла контролировать высвобождение белка, чтобы ингибировать рост вируса.