歐盟投資3D打印眼角膜項目—KeratOPrinter,解決全球眼角膜短缺的問題
導讀:眼角膜失明是一個被忽視但影響深遠的全球健康問題。全世界有超過1270萬人正在等待角膜移植,這些人因為疾病、受傷或感染失去了部分甚至全部視力。由于缺乏眼庫、器官捐贈意識薄弱以及醫療基礎設施不足,許多需要角膜移植的患者根本得不到治療。即使在發達國家,嚴格的醫學標準和高昂的儲存成本也讓供體角膜變得稀缺。現在出現了這樣一個項目,用3D打印技術制造人工眼角膜,有望解決上述挑戰。
2025年4月,歐盟投資了一項名為KeratOPrinter 的創新項目。這個項目利用3D生物打印技術,開發出功能齊全且與人體兼容的人工角膜,徹底改變了傳統依賴捐贈角膜的模式。
KeratOPrinter項目由芬蘭坦佩雷大學的Heli Skottman教授領導,作為一名在再生醫學和眼科生物學領域深耕多年的專家,她對這一項目的成功充滿信心。Skottman教授表示:“我們組建了一個世界級的團隊,目標是開發一種創新的生物打印技術,能夠以安全、可擴展的方式生產標準化、低免疫原性的全層角膜。”對她來說,這不僅是一項技術突破,更是一種道德責任。她希望通過這項技術,減輕因角膜失明給全球帶來的巨大負擔,并幫助數百萬患者重獲光明。
3D生物打印技術:如何“打印”出角膜?
KeratOPrinter的核心技術是3D生物打印。與普通3D打印不同,這種技術使用的是“生物墨水”——一種由活細胞和生物相容性材料混合而成的特殊材料。以下是具體的工作流程:
△使用先進的 3D 打印機逐層構建角膜,精確控制曲率和細胞排列。打印完成后,組織在專門的孵化器中進行后處理,以保持最佳成熟條件,直到準備好移植。為增強此工作流程,整個系統集成了 AI 驅動的質量控制,可自動評估每個打印角膜的結構完整性、光學清晰度和功能強度,確保一致的高質量結果。
●干細胞編程 :科學家從患者或通用供體中提取干細胞,并將其轉化為特定類型的角膜細胞。
●定制生物墨水 :細胞與特制的生物墨水結合,模擬天然角膜的力學和光學特性。
●逐層打印 :通過先進的3D打印機,逐層構建角膜組織。每一層的曲率和細胞排列都經過精確控制,確保打印出的角膜與天然角膜高度相似。
●后處理與成熟 :打印完成后,角膜會被放入專門的孵化器中培養,直到其達到最佳狀態。
●質量檢測 :整個系統配備了AI驅動的質量控制系統,自動評估每個角膜的結構完整性、光學清晰度和功能強度,確保一致性。
●全層角膜打印:更接近自然的功能
以往的角膜再生技術通常只能重建部分層(如上皮層或基質層),而KeratOPrinter則能打印出完整的三層角膜,這種全層打印模仿了天然角膜的外觀,實現了復雜的生物力學特性,包括柔韌性、透光率和抗拉強度:
●上皮層 :保護眼睛免受外界傷害;
●基質層 :提供角膜的強度和透明度;
●內皮層 :維持液體平衡,保證角膜清澈。
低免疫原性與功能性:確保安全與高效
人眼極其敏感,即使是輕微的免疫反應也可能導致移植失敗。為了減少免疫排斥的風險,KeratOPrinter使用患者自身的干細胞或低免疫原性供體細胞進行打印。這種方法讓移植后的角膜更容易被接受者的身體接受,同時減少了免疫抑制藥物的使用。每個打印出的角膜都會經過嚴格的功能性測試,包括光學清晰度、抗拉強度、保濕性和透光率等指標,達到符合天然角膜的標準。
為了保證運輸過程中的活性,打印好的角膜會在高科技便攜式培養箱中培養。培養箱配有二氧化碳和溫度調節裝置,能夠模擬實驗室環境,確保角膜在運輸過程中保持健康和活力。
市場路線圖:從實驗室到臨床應用
KeratOPrinter項目嚴格遵循良好生產規范(GMP)(管理生物醫學產品質量和安全的國際標準)。從細胞采購到最終產品測試,每一步都有詳細的質量記錄,確保每一個打印出的角膜都符合臨床要求。
為了進一步提高效率,項目引入了人工智能輔助的質量控制系統。這些系統可以自動分析每個角膜的成像數據,評估其結構完整性和功能強度,并標記潛在缺陷。如果發現問題,系統會自動調整打印參數或移除不合格樣本。
目前,KeratOPrinter團隊正在積極準備獲得歐盟監管部門的批準。他們計劃在實驗室環境中進行臨床前測試,驗證生物打印角膜的安全性和有效性,并與醫院合作啟動試點移植程序。如果一切順利,這些實驗室生成的角膜有望在未來3到5年內投入臨床使用。
△合作伙伴
未來的可能性:超越角膜的再生醫學
雖然目前的重點是角膜,但KeratOPrinter的技術平臺具有廣泛的應用潛力。未來,這項技術還可以用于打印其他眼部組織,例如:
●視網膜貼片 :治療老年性黃斑變性;
●結膜組織 :修復嚴重的眼外傷;
●鞏膜組織 :進行眼部重建手術。
點評
KeratOPrinter不僅僅是一項技術創新,更是一場倫理與社會責任的實踐。研究者通過3D生物打印技術有望解決眼角膜短缺問題,為數百萬患者帶來了重見光明的希望。這項研究也展示了跨學科合作的力量,為未來的醫療創新樹立了典范。或許有一天,我們不再需要等待捐贈者,而是可以直接“打印”出適合每位患者的個性化角膜!
(責任編輯:admin)