ساخت پیشرفته‌ترین قرنیه مصنوعی چشم با فناوری چاپ سه بعدی

دانشمندان با استفاده از سلول‌های انسانی و از طریق فناوری چاپ سه بُعدی موفق به ساخت نوعی قرنیه مصنوعی چشم شدند که از تمام نمونه‌های پیشین، دقیق‌تر و شبیه‌تر به قرنیه طبیعی است. این تکنولوژی پس از تکامل می‌تواند روشنی بخش چشم میلیون‌ها فرد نابینا باشد.

یافتن ترکیبی مناسب برای تولید جوهری که بتوان آن را در پرینت سه بعدی قرنیه مصنوعی چشم مورد استفاده قرار داد کار ساده‌ای نیست اما محققین دانشگاه نیوکاسل موفق به انجام این مهم شدند.

به گفته‌ی “چی کانون” مهندس بافت در این دانشگاه، چنین جوهری نه تنها می‌بایست برای جاری شدن از نازل پرینتر به اندازه کافی رقیق باشد بلکه باید قوام مناسبی هم داشته باشد تا پس از پرینت، ساختار سه بعدی مدنظر از هم نپاشد. به همین منظور محققان علاوه بر سلول های بنیادی استخراج شده از قرنیه‌های اهدایی و پروتئین هایی طنابی شکل موسوم به کلاژن، از ماده‌ای ژلاتینی به نام آلژینات نیز به عنوان مواد تشکیل دهنده‌ی این جوهر زیستی استفاده کردند.

گذر از نیاز به اهدای عضو با ساخت قرنیه مصنوعی چشم

قرنیه نقشی حیاتی در بینایی ایفا می‌کند و نور قبل از رسیدن به شبکیه که در پشت چشم قرار دارد می‌بایست ابتدا از آن بگذرد. وارد آمدن هرگونه آسیب به قرنیه (اعم از فیزیکی یا عفونی) می‌تواند پیامدهایی چون اختلال در دید یا حتی نابینایی را در پی داشته باشد. در حال حاضر قرنیه سالم از افراد متوفی به چشم بیماران نیازمند پیوند زده می‌شود اما تعداد آن به حدی نیست که پاسخگوی نیاز تمامی بیماران باشد؛ بر اساس آمار سازمان جهانی بهداشت نابینایی حدود 5 میلیون نفر در سراسر دنیا به جراحات ناشی از عفونت قرنیه چشم مربوط می‌شود.

البته تکنیک ابداعی جدید، نیاز به اهدای این عضو را به طور کامل از بین نمی‌برد زیرا همان‌طور که اشاره شد سلول های بنیادی قرنیه یکی از اجزای ساختاری جوهر مورد استفاده برای چاپ 3 بعدی هستند؛ اما می‌توان از هر قرنیه اهدایی سلول‌های کافی برای پرینت 50 قرنیه مصنوعی چشم را استخراج کرد و شدت وابستگی به اهدای عضو را کاست.

این تیم تحقیقاتی برای آگاهی از اینکه دقیقا چه چیزی را باید چاپ کند، ابتدا می‌بایست با ساختار قرنیه چشم انسان آشنا می‌شد. به همین منظور از یک دوربین ویژه برای تصویربرداری از کاسه چشم داوطلبان استفاده کرده و مدل‌هایی سه بعدی از قرنیه آن‌ها ایجاد نمودند. سپس از این مدل‌ها برای الگودهی به پرینتر سه بعدی استفاده شد و با جوهر زیستی مورد اشاره، فرایند چاپ به انجام رسید.

البته به گفته‌ی دانشمندان این قرنیه مصنوعی چشم تا تبدیل شدن به عامل درمان افراد نابینا راه درازی در پیش دارد؛ زیرا ابتدا می‌بایست بهینه‌سازی‌هایی در روند انجام پرینت سه بعدی اِعمال شود و سپس کارایی و ایمنی این قرنیه‌ها در حیوانات مورد مطالعه‌ی دقیق قرار بگیرد. با این حال نتایج پروژه مهر تاییدی بود بر قابلیت تکنولوژی چاپ سه بعدی برای خلق ساختار پیچیده‌ای چون قرنیه مصنوعی چشم انسان.

در این پروژه برای اولین بار دانشمندان موفق به شبیه‌سازی انحنای ظریف قرنیه با دقتی بسیار بالا شدند؛ چیزی که فاکتوری کلیدی برای کارکرد درست چشم است و اساساً بدون انحنای مناسب، نمی‌توان نام ساختار مصنوعی خلق شده را قرنیه گذاشت.