Fortschritte beim 3D-Druck menschlicher Hornhaut
Viele Augenkrankheiten oder -verletzungen führen dazu, dass der Betroffene eine Hornhauttransplantation benötigt. Die menschliche Hornhaut hat drei verschiedene Eigenschaften, die zum einwandfreien Funktionieren des Auges notwendig sind: sie muss durchsichtig sein, richtig gewölbt sein und eine gewisse Festigkeit aufweisen. Eine Hornhaut lässt sich, wie viel andere Organe, transplantieren, jedoch kommt hier wieder das altbekannte Problem auf, dass es leider mehr Bedürftige als passende Spender gibt. Beispielsweise warteten allein in Südkorea, im Jahr 2018 über 2.000 Menschen auf eine neue Hornhaut – und das im Durchschnitt schon seit sechs oder mehr Jahren.
Um dieses Problem zu lösen beschäftigen sich viele Forschergruppen damit, die additive Fertigung zur Herstellung einer Hornhaut zu verwenden. Erst kürzlich berichteten wir über ein Team aus Indien, welches dabei ist, eine Methode zu entwickeln, um Hornhautliäsionen leichter heilen zu können. Und bereits letztes Jahr gelang es Forschern aus Newcastle, England, die erste Hornhaut in 3D zu drucken. Diesen Gruppen schließt sich nun auch ein Team aus Südkorea an, welches in seiner kürzlich in Biofabrication veröffentlichten wissenschaftlichen Arbeit, über eine „3D-gedruckte künstliche Hornhaut, ähnlich der des Menschen“ berichtete. Es gibt bereits künstlich hergestellte Hornhäute, allerdings fügen diese sich häufig nicht sehr gut in das Auge des Patienten ein, noch sind sie transparent genug.
Schematische Darstellung der Ausrichtung der Kollagenfasern innerhalb der Düse während der Extrusion. Bildnachweis: POSTECH
Die Forscher aus Südkorea versuchten dem entgegenzuwirken und verwendeten für ihre 3D-gedruckte künstliche Hornhaut, eine Bioink bestehend aus dezellularisiertem Hornhautstroma und Stammzellen. Dies macht die Hornhaut biokompatibel und weil die verwendete spezielle 3D-Drucktechnologie außerdem die Mikroumgebung der Hornhaut rekapituliert, ähnelt die Transparenz der künstlichen Hornhaut, der einer Menschlichen sehr stark. Die menschliche Hornhaut besteht aus einem Gitternetz aus Kollagenfasern, welche maßgeblich für die Transparenz der Hornhaut verantwortlich sind. Um dies auch in der 3D-gedruckten Hornhaut zu erreichen, verwendete das Forschungsteam die Scherung im 3D-Druck zur Herstellung des Gitternetzes der Hornhaut. Scherung entsteht aus der Reibungskraft beim 3D-Druck, welche auftritt, wenn die Tinte durch die Düse strömt und austritt. Die Forscher waren in der Lage dies zu kontrollieren und so das Gitttermuster aus Kollagenfasern zu erstellen.
Eine Autorin der wissenschaftlichen Arbeit, Prof. Jinah Jang, Creative IT Convergence Engineer, sagte: „Die vorgeschlagene Strategie kann die Kriterien für Transparenz und Sicherheit von künstlichem Hornhautstroma erfüllen. Wir glauben, dass es vielen Patienten, die an Hornhautkrankheiten leiden, Hoffnung geben wird.“ Neben Prof. Jang arbeiteten außerdem Professor Dong-Woo Cho, Mechanical Engineering, und Ms. Hyeonji Kim von POSTECH, in Zusammenarbeit mir Professor Hong Kyun Kim, Ophthalmology an der Kyungpook National University School of Medicine, an dieser Veröffentlichung. Mehr Informatioen finden Sie auch HIER.
*Bildnachweis Beitragsbild: Pixabay.
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