眼睛是靈魂之窗！3D生物列印創造角膜移植的機會！

vivianlin

2023-07-11

眼睛是靈魂之窗，而角膜是保護和維持視覺功能的重要結構。然而，角膜疾病和損傷可能導致視力喪失，影響生活質量。幸運的是，3D生物列印（3D Bioprinter）的創新技術正在改變未來角膜移植的方式，其為角膜來源提供了全新的機會，將來將使許多需要治療的患者能夠重獲視力。

角膜移植的挑戰

角膜移植是一種常見的手術，用於治療由疾病、傷害或其他因素引起的角膜損傷。然而，傳統的角膜移植手術仍然存在一些限制，例如角膜捐贈的需求超過供應、異體移植的排斥風險或自體移植時，可採集的健康眼睛面積有限或影響到被採集之眼受到影響的風險。

因此學者希望使用3D生物列印技術製造出生物相容性佳的人工角膜，期望未來可以產出透明度佳、生物相容性好、無病原菌且無排斥風險的人工角膜。

3D生物列印（3D Bioprinter）人工角膜的突破

近年來，3D生物列印技術的發展為角膜移植帶來了新的可能；研究人員已經成功地使用3D生物列印技術創造出具有結構和功能的人工角膜，並使用脂肪、骨髓及角膜基質來源的間質幹細胞測試其與水凝膠結合後，並植入器官培養的豬角膜中(因豬與人眼相似性極高)，發現可通過合成collagen I和collagen V來自行產生extracellular matrix ,ECM；其中角膜基質來源的間質幹細胞產生pigment epithelium derived factor, PEDF的能力也很出色(PEDF為一種促進神經生長並可抑制血管生成的factor)，這些人工角膜可以根據患者的需求進行訂製，並搭配雷射手術的技術來提高手術的成功率和治療效果。

Vineet V. Joshi等人在2023 ARVO年會上發表了應用牛和人類來源的水凝膠(dECM)做出的人工角膜可以有效防止角膜傷疤和混濁化，並再移植後第90天，顯示出上皮化和生物融合的現象，並在觀察期間恢復良好(包括其透明度、厚度及彎曲率)。

這些研究結果表明3D生物列印人工角膜離應用在臨床上又接近了一大步。

3D生物列印（3D Bioprinter）的優勢

1.角膜來源不再仰賴捐贈，減少了病人等待捐贈的時間。

2.由於人工角膜可以根據患者的眼球形狀和需求進行訂製，因此手術後的適應性和成功率將會大幅提升。

3.可使用患者自身的細胞或無過敏原性的水膠來來進行列印，減少了排斥反應的風險。

未來展望

雖然3D生物列印技術在人工角膜製作與動物移植領域取得了重大突破，但仍有許多挑戰需要克服。進一步的研究和臨床試驗將有助於改善技術的效果和可行性。此外，未來法規之修改也是需克服的重要方向。

總之，3D生物列印技術的出現為角膜移植帶來了希望，通過定制化的人工角膜，這項創新技術有望幫助更多需要治療的患者，讓他們重新獲得清晰的視覺，並提高生活質量。隨著進一步的研究和發展，我們可以期待這項技術在未來的應用上取得更大的突破，為角膜移植領域帶來更多革命性的進展。

參考文獻：

[1] Intracorneal Implantation of 3D Bioprinted Scaffolds Containing Mesenchymal Stromal Cells Using Femtosecond-Laser-Assisted Intrastromal Keratoplasty. 2023.
[2] Advances in 3D bioprinting technology for functional corneal reconstruction and regeneration. 2023.
[3] 3D bioprinting as a prospective therapeutic strategy for corneal limbal epithelial stem cell deficiency. 2023.
[4] Applications of hydrogel materials in different types of corneal wounds. 2023.
[5] https://iovs.arvojournals.org/article.aspx?articleid=2790422