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3D打印土耳其研究团队成功使用 3D 打印技术生产了适合移植的人造角膜

2020-07-28  2905

土耳其伊斯坦布尔国立大学马尔马拉大学的研究小组成功开发了具有柔和弯曲特性的3D打印技术的人造角膜。他发表了一篇题为《 3D打印的人工角膜用于角膜基质移植》的论文。

トルコのイスタンブールにある国立大学 マルマラ大学(Marmara University)の研究チームは、3Dプリント技術を用いて本物のような軽度の曲げ特性を持つ人工角膜の開発に成功。「3D printed artificial cornea for corneal stromal transplantation」と題された論文を発表した。

角膜的厚度分为上皮层,薄壁组织和内皮三层,在中央部分约0.5mm,在周边部分约0.8mm,并且角膜的最外层上皮(保护层)保护角膜。然而,由于诸如创伤和感染之类的各种原因,角膜可引起可损害视力的角膜损伤(失明),并且全世界有超过一千万的人患有与角膜有关的疾病。

上皮、実質、内皮の三層に分けられる角膜の厚さは、中央部約0.5mm、周辺部では約0.8mmで、角膜の最も外側にある上皮(保護層)が角膜を保護している。しかしこの角膜は、外傷や感染症など様々な理由により、視力を損なう恐れのある角膜障害(失明)を引き起こすことがあり、全世界では1,000万人以上の人が角膜に関連する病気にかかっているとされている。

但是,由于人体自身不能修复角膜内皮细胞,因此唯一的治疗方法是代替健康的角膜的角膜移植。该手术具有感染和免疫排斥的风险,并且最重要的前提是存在健康的角膜供体。

しかし、人間の体は角膜内皮細胞を自分で修復することができないため、唯一の治療法は、健康な角膜と交換するための角膜移植が必要となる。この手術には、感染症や免疫学的拒絶反応によるリスクがあり、なにより健康な角膜を有するドナーが居ることが前提となる。

马尔马拉大学(Marmara University)研究小组使用了壳聚糖和聚乙烯醇(PVA)的复合树脂材料,以利用弹性,渗透性,透氧性,形成具有优异的角膜表面光滑度的生物相容性复合材料。之后,研究团队使用3D CAD软件“ SolidWorks”设计的数据制作了铝模。结合使用FFF方法3D打印技术,此模具可用于构建用于完善角膜形状的底座。接下来,调节壳聚糖的组成比以成功制备一组角膜样品构建体。

マルマラ大学の研究チームは、角膜移植に代わる持続可能な方法を見つけることを目的として、キトサンとポリビニルアルコール(PVA)を複合化した樹脂材料を使用して、弾力性、透過性、酸素透過性、表面平滑性に優れた生体適合性の有る角膜用の複合材料を形成。その後研究チームは、3DCADソフトウェア「SolidWorks」を使用して設計したデータからアルミ型を作製。FFF方式の3Dプリント技術を併用し、この金型を使って角膜の形状を完璧に仕上げるためのベースを構築。次に、キトサンの配合割合を調整して、角膜のサンプル構築物のセットを作製することに成功した。

用扫描电子显微镜和紫外分光光度计测量0.4mm厚的结构的光学特性,并使用人干细胞进行生物相容性测试以证实其临床适用性。结果证实,PVA /壳聚糖角膜保留正确的尺寸和形状以实现准确的光折射,并且光透射率随着壳聚糖含量的增加而降低。壳聚糖的含量降低了拉伸强度,但证明所有结构都能舒适地支撑眼压。

厚さ0.4mmの構造物は、走査型電子顕微鏡と紫外線分光光度計で光学特性を測定し、ヒト幹細胞を用いた生体適合性テストを行い、臨床での使用可能性を確認。その結果、PVA/キトサン角膜は、正確な光の屈折のために正しいサイズと形状を保持しており、光透過率はキトサンの含有量を増やすと減少することを確認。引張強度はキトサンの含有量によって低下したが、すべての構造物で眼圧を快適に支えることができることを証明した。

研究小组得出结论,这项研究的进一步发展可能会导致更安全,更可持续的角膜盲治疗。

研究チームはこの研究成果をさらに発展させることで、より安全で持続可能な角膜失明症の治療法につながる可能性があると結論づけた。

文章来源:idarts



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