Caratterizzazione del bioink specifico della cornea: elevata trasparenza, miglioramento della sicurezza in vivo

In ” Caratterizzazione del bioink specifico della cornea: elevata trasparenza, miglioramento della sicurezza in vivo “, i ricercatori Hyeonji Kim, Moon-Nyeo Park e Jisoo Kim esplorano i materiali e i processi che circondano l’ingegneria del tessuto corneale.

I pazienti in attesa di trapianti di cornea sono spesso in attesa a causa di una diminuzione della fornitura di ospedali. E mentre le cornee artificiali sono state create per risolvere questo problema, sono difficili da impiantare a causa dell’integrazione limitata dei tessuti. Con la creazione di una matrice extracellulare decellularizzata derivata dalla cornea (Co-dECM), i ricercatori hanno cercato di compiere ulteriori progressi nella rigenerazione della cornea.

Il loro nuovo bioink dimostra somiglianze con la cornea umana e offre la trasparenza necessaria per la visione umana. Poiché questo tessuto oculare è di vitale importanza per essere in grado di vedere, il danno alla cornea diventa un problema serio e può persino portare alla cecità. I ricercatori citano dati dell’Organizzazione Mondiale della Sanità che affermano che circa 285 milioni di individui negli Stati Uniti hanno carenze visive dovute a malattie della cornea. In media, un trapianto di cornea comporta un tempo di attesa di 2.134 giorni e, tra tutti gli elenchi di donatori, è il più lungo.

“Inoltre, il tempo di attesa purtroppo è diventato ancora più lungo a causa di una carenza di cornea del donatore dovuta al rapido aumento del numero di procedure per trattamenti e chirurgia basati su laser (ad es. Cheratoconoisite laser in-situ (LASIK)), che rende la cornea è indistruttibile “, affermano i ricercatori. “Per sostituire le cornee dei donatori, vengono ampiamente utilizzate cornee sintetiche clinicamente disponibili, tra cui la cheratoprotesi (KPro, realizzata in poli (metilmetacrilato) (PMMA)) e AlphaCorTM (poli (2-idrossietilmetacrilato), PHEMA).”

Purtroppo, le cornee artificiali sono state la causa di numerose e gravi reazioni. Ciò è dovuto a reazioni avverse quando il corpo inizia a respingere gli oggetti estranei. I ricercatori si sono rivolti alla bioingegneria per creare cornee più ospitali. Cominciarono raccogliendo intere cornee dai bulbi oculari di bovino, procurati da un mattatoio coreano. Le cornee sono state ulteriormente preparate in un ampio processo di sterilizzazione e quindi conservate.

Sono stati fatti campioni di gel e poi valutati per la crescita del tessuto. Il team ha quindi utilizzato il proprio sistema di bioprinting interno per fabbricare cellule incapsulanti bioink Co-dECM. Gli esperimenti sono stati condotti su topi e conigli per valutare la biocompatibilità dell’inchiostro, con i topi funzionanti per dimostrare le risposte immunitarie. Questo era vero nei conigli, ma gli scienziati hanno anche valutato l’attività cellulare dopo l’impianto dei campioni (vedere il documento di ricerca sul trattamento secondo la Dichiarazione ARVO sull’uso degli animali nella ricerca oftalmica e visiva).

I ricercatori hanno analizzato quanto segue nel gel Co-dECM:Trasparenza e microstruttura, Fattori di crescita biomolecolari interni, Modello di espressione genica, I due gruppi di controllo erano costituiti da idrogel di collagene e cornea umana nativa.

La trasparenza del gel Co-dECM è stata valutata “eccellente”, con la squadra che ha dichiarato che un punteggio così alto potrebbe essere dovuto alle “sottili fibre di collagene” associate all’innesto.

“… Co-dECM gel contiene anche vari fattori di crescita, tra cui il fattore di crescita dei fibroblasti (FGF), il fattore di crescita insulino-simile (IGF) e il fattore di crescita trasformante (TGF), che sono abbondantemente osservati nella cornea nativa, hanno affermato i ricercatori. “Inoltre, abbiamo verificato gli effetti biologici di Co-dECM dalla differenziazione delle cellule staminali in lignaggio dei cheratociti coltivando le hTMSC nel gel Co-dECM.”

“I marcatori rappresentativi per lo strato stromale della cornea, come Keratocan (KERA), Aldeide deidrogenasi (ALDH), sono stati studiati dopo coltura di 14 giorni, espressa, rispettivamente, come 7,30 e 11,97 volte maggiore delle cellule coltivate nel gel Col. Questi risultati indicano che il bioink Co-dECM fornisce segnali microstrutturali e biochimici per le cellule per indurli a differenziarsi in lignaggio dei cheratociti “.

Nel testare ulteriormente, i ricercatori hanno stampato reticoli in 3D. Mantennero la loro struttura dopo la reticolazione e il tessuto rimase vivo.

“Questo studio ha dimostrato la fattibilità di applicazioni bioink Co-dECM per la fabbricazione di cornee artificiali sagomate specifiche del paziente”, hanno concluso i ricercatori. “Pertanto, il bioink Co-dECM proposto può essere applicato alla tecnica di stampa cellulare 3D per fornire microambienti che mimano la cornea. Può supportare i progressi nel campo dell’ingegneria tissutale della cornea nelle applicazioni future. “

Mentre ci sono un sacco di progetti di stampa 3D creati e apprezzati con puro stravaganza, le innovazioni portate avanti nel campo medico offrono un serio potenziale per cambiare la vita dei pazienti. La bioprinting offre una miriade di benefici in campo medico e sta rapidamente raggiungendo lo status di superstar come propaggine del regno della stampa 3D. L’ingegneria del tessuto da solo è un enorme passo avanti per la scienza, ma naturalmente è il potenziale potenziale che tutti noi vediamo sbloccarlo che ha entusiasmato tutti, per quanto riguarda la capacità di stampare in 3D l’organo umano. Finora, scienziati e professionisti del settore medico hanno utilizzato la bioprinting per promuovere lo studio dell’Alzheimer , fabbricare una vescica cresciuta in laboratorio e anche creare impianti orbitali per interventi chirurgici complessi.

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