首片高通量3D列印人類角膜誕生紀

《3D列印商情》獲悉，近日，佛羅里達州A＆M大學藥劑學教授Mandip Sachdeva領導的研究已經在美國角膜的3D列印中創造了第一個人體細胞高通量列印。

據了解，本次科學突破或可在醫學領域取得深遠影響，從移植到新的角膜緩解產品測試再到角膜傷口治療。

Sachdeva以及藥學和製藥科學學院的研究助理Shallu Kutlehria和研究助理Paul Dinh正在準備一份白皮書，將於本月晚些時候提交給期刊出版。

此次角膜的研究進展是Sachdeva在2017年從國家科學基金會到佛羅里達州A＆M和FAMU-FSU工程學院的資助下進行的結果。該獎學金授予Sachdeva和兩位FAMU-FSU工程學院的教授，以協助生物列印、航空航天材料和能源應用的高級研究。這個科技卓越研究中心贈款分五年發放。

Sachdeva在FAMU任教26年，多年來獲得2500萬美元的研究經費，其重點是開發用於生物應用的材料/設備，例如晶元上的3D列印腫瘤生物系統。

「我也在做眼科研究，」Sachdeva說道，他知道英國紐卡斯爾大學的科學家是去年第一個在人類角膜3D列印的期刊上發表論文的人。

「基本上，這個想法是，『我們能做比這更好的事嗎？我們可以模擬人眼，並將角膜放入其中嗎？"」

創建出的3D列印的角膜

1

取得進展

這項工作大約在一年半前開始。

在角膜研究領域，他的團隊正在列印一個角膜，其中包含膠原基質中的基質角膜細胞，這就是真正的角膜。

儘管應用的一種可以是角膜移植，但其他應用包括開發體外擴散模型以確定藥物和製劑的滲透以用於研究中的篩選。

該團隊還正在開發一種眨眼模型，這將是體外模型的進一步改進。已經創建了一個原型。

準備製作3D列印人角膜

Sachdeva帶領參觀者到地下室實驗室，那裡有人眼的複製品展示。

「這隻眼睛可以像人眼一樣上下移動，」他說。展示角膜的大小與隱形眼鏡的大小相同，放在外圈上。

「我們模擬了人類的眼睛，」他說。

使用3D角膜列印的模型可以減少對角膜產品的動物測試的依賴性，例如市場上出現的滴劑、凝膠和軟膏。

「沒有好的系統來篩選它們，」他談到了新興產品。「我們模擬人類系統。角膜將有幾個細胞排成一列，您可以更有效地研究藥物的流通量和發生的情況，並最大限度地減少動物試驗。」

他說，長期目標是將3D列印用於角膜移植。

「但這需要長期研究，」他說。「我們可以做角膜定購。這就是3D模型的好處。3D列印的整個關鍵在於，你可以使它成為一種個性化的醫學方法。」

2

創新之路

第一個挑戰是設想如何製造角膜。

「起點是，我們必須列印角膜，」Sachdeva說，「這裡面有很多東西。當您列印角膜時，生物墨水非常重要。你必須配製一種生物油墨用於模擬人類特徵的角膜。」

「我們不得不使用人類角膜基質細胞。」

Sachdeva說，在FAMU完成的工作不同於英國的研究。

準備3D列印角膜

「他們列印了一個角膜，花費很多時間，那如果你想列印6個角膜或12個角膜，該怎麼做？我的團隊開發了一種高通量列印系統，在大約10分鐘內，可以列印約6個角膜。」

「從技術上講，FAMU團隊已經完成了美國第一個高通量角膜列印的突破。」Sachdeva說。

「高通量角膜列印意味著我們可以使用我們實驗室專門設計的設備在幾分鐘內列印多個角膜。」他說。「這將節省時間，因此，將提高效率。」

他將其與其他行業的其他自動化流程進行了比較，例如在同一配方中反覆衝壓製藥生產中的多種藥片。

該團隊製作的生物墨水「比英國模型更準確地模擬人眼對膠原蛋白的濃度。」

「我們還可以更好地表徵我們的生物墨水的流動特性，以便在未來的科學家們想要列印他們的角膜時幫助他們。」

3

智慧和願景

佛羅里達州A＆M大學研究藥劑學的博士生，Mandip Sachdeva教授的研究生助理Shallu Kutlehria

Sachdeva很快就被歸功於他的Kutlehria團隊，他們致力於優化、生物油墨的表徵，評估列印結構中的細胞生長，行為和相互作用，以及Dinh，他專註於推動列印工藝的技術。

兩人都說他們的目標是直接造福公眾的科學突破的一部分。

「藥物知識，他們在醫學領域的行動和發現從小就一直引起我的興趣。」藥學和製藥科學學院博士生Kutlehria說。「這種推動力推動了我從事藥物研究的事業。我的目標是更好地了解這些疾病並帶來可以改變患者生活的變化，他們可以以不同的方式看待這個世界。」

是用於創建第一個3D列印人類角膜的機器

FAMU研究助理Dinh說：「我的研究的最終目標是減輕人類的痛苦，我希望我在開發3D生物列印人類角膜方面的貢獻將有助於治療失明和消除器官捐贈的等待名單。」

正在進行的工作包含著許多周末和深夜閱讀大量科學文獻並進行長時間的討論。

「我們有一台優秀的印表機，但不僅僅是創新部分，」Sachdeva說道。「如果你有一個能夠解決科學問題的合適團隊，那麼世界上任何事都可以實現。」

「人類的大腦才是這裡的驅動力，」他說，「我們可以做哈佛和麻省理工學院能做的事情。」

來源：3D列印商情

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！