人造角膜研究终于取得了新进展。近日,纽尔斯尔大学的研究人员在一篇发表于 Experimental Eye Research 论文中表示,他们已经成功用 3D 打印机打印出了人造角膜。研究人员将提取自健康供体的角膜干细胞与藻酸钠(alginate,一种有时用于组织再生的糖)、胶原蛋白混合在一起,形成一种可以打印的“生物墨水”(bio-ink)溶液,再通过 3D 打印机复制出人造角膜。

人工角膜创造者之一、纽卡斯尔大学的组织工程学教授 Che Connon 说,找到一种合适的生物墨水并不容易,各个团队都在为之努力。而他们使用的这种生物墨水,“既能使干细胞保持活力,也能生产出足够坚硬而能保持形状、足够柔软而能适应 3D 打印机喷嘴的材料。”

此前,同一团队曾使用类似的水凝胶使干细胞在室温下存活数周,这次打印出的角膜细胞在一周后仍能保持 83% 的活力。Connon 表示,“现在我们已经准备好使用含有干细胞的生物墨水,使用户能开始打印组织而不必担心细胞单独生长。”

为了使角膜的大小和形状与病人匹配,研究人员使用一台特殊的相机对志愿者的眼球进行成像,并建立了他们角膜的三维模型。然后,研究小组将该模板输入 3D 打印机,打印机将生物墨水喷射到凝胶上生成角膜,打印时间不到 10 分钟,之后干细胞会继续生长。而成品看起来就像隐形眼镜。

这是研究人员第一次重现角膜独特的弯曲形状,Connon 说,这是人造角膜成功的关键,“没有(角膜的)形状,你制造的就不是角膜。”

角膜在聚焦视线和防止眼睛接触污垢和细菌方面起着重要作用。然而,由于它位于眼睛的最外层,它也很容易受到伤害,轻则视力受损,重则失明。目前,在全球,角膜盲是仅次于白内障和青光眼的第三大致盲原因,约 1 千万人患有角膜盲症。

一份发表于《美国医学会眼科杂志》(JAMA Ophthalmology)的调查称,在 2012 年 8 月至 2013 年 8 月期间,研究人员收集了占世界人口 99.8% 的 157 个国家的数据后发现,约有 1270 万人在等待角膜移植。在中国,这个数据是 200 万。据 2006 年《第二次全国残疾人抽样调查统计结果》,中国因角膜病致盲患者约 400 万人,其中约 200 万可以通过角膜移植手术复明——这已经是距今最近的一次调查。

但角膜移植的短缺现象非常严重。根据前述《美国医学杂志》的调查,这一年,只有 116 个国家进行了大约 18 万 5 千次角膜移植手术,大约 53% 的世界人口无法接受角膜移植。中国并没有官方组织统计过眼角膜的捐献量,中华医学会眼科分会角膜病学组的《角膜移植术专家共识 2015》中提到,“据统计,全国每年完成角膜移植术的数量约为 5000 例。”

近年来,激光眼科手术普及,而做过这种手术的人之后不能捐赠角膜,角膜供不应求的情况更为严重了。

研究团队相信,利用 3D 打印技术制造人工角膜的这项研究有助于解决世界范围内角膜移植短缺的问题。Connon 表示,现在,从一个捐赠的角膜上可以培养足够多的干细胞来打印 50 个人造角膜。

不过,这项技术要大规模投入临床,还有很长的路要走。研究团队会继续对打印过程进行微调,同时还需要在动物身上进行安全性测试。Connon 教授预测,如果临床试验成功,这项技术五年内可以得到应用。“我们正在设想这样一种情况:医生在做手术时,角落里有一台 3D 打印机,医生可以从架子上拿出墨水,放入打印机并进行打印。”

题图/Newcastle University

我们做了一个壁纸应用,给你的手机加点好奇心。去 App 商店搜 好奇怪 下载吧。

毒镜头:老镜头、摄影器材资料库、老镜头样片、摄影