چطور قرنیه چشم را به‌ صورت سه‌بعدی چاپ می کنند؟

پیتزاهای سفارشی، صخره‌های مرجانی و پارچه‌های مخصوص فضانوردی از جمله چیزهایی هستند که تهیه آن‌ها به لطف فناوری چاپ سه‌بعدی امکان‌پذیر است. حالا قرار است این روش، هدیه‌ای به نام بینایی را به مردم سرتاسر جهان اهدا کند. دانشمندان دانشگاه نیوکاسل توانسته‌اند جوهر زیستی را تولید کنند که به آن‌ها اجازه می‌دهد تا به‌طور موفقیت‌آمیز، قرنیه چشم انسان را به‌صورت سه‌بعدی چاپ کنند. آن‌ها اثبات مفهوم خود را در ژورنال Experimental Eye Research منتشر کردند.

قرنیه خارجی‌ترین لایه در جلوی چشم انسان است. اگر این لایه به دلیل بیماری یا به هر دلیل دیگری آسیب ببیند ممکن است شخص دچار مشکلات بینایی شده یا حتی بینایی خود را از دست بدهد. تنها راه درمان قرنیه‌ای که به درستی عمل نمی‌کند، پیوند قرنیه است. اما اگرچه ۱۵ میلیون نفر به قرنیه‌های اهدایی نیاز دارند، سالانه تنها ۴۴۰۰۰ پیوند قرنیه انجام می‌گیرد. کاملا مشخص است که تقاضا بسیار بیشتر از عرضه است.

به همین دلیل است که قرنیه‌هایی که به‌صورت سه‌بعدی چاپ می‌شوند می‌توانند تعیین‌کننده باشند.

برای ساخت یک قرنیه با کمک پرینترهای سه‌بعدی، گروه تحقیقاتی دانشگاه نیوکاسل اول باید راهی را برای ایجاد جوهر زیستی قابل‌چاپ حاوی سلول‌های بنیادی پیدا می‌کرد. Che Connan، محقق اصلی این پروژه در بیانیه مطبوعاتی خود می‌گوید: “این کار خیلی هم آسان نیست. ماده موردنظر باید به اندازه کافی محکم باشد تا بتواند شکل خود را حفظ کند، در عین حال باید به حدی نرم باشد که بتواند تحت فشار از دهانه پرینتر سه‌بعدی خارج شود.” همچنین این ماده باید بتواند سلول‌های بنیادی را زنده نگه دارد. او می‌گوید:”گروه‌های مختلفی در سرتاسر جهان به دنبال یافتن جوهر زیستی ایده آلی بوده‌اند که بتواند این فرایند را امکان‌پذیر کند.”

این گروه تحقیقاتی پی برد که ترکیب دو ماده شیمیایی به نام‌های آلژینات و کلاژن، ویژگی‌های فوق را دارد. آن‌ها از یک پرینتر سه‌بعدی معمولی برای ساخت قرنیه در کمتر از ده دقیقه استفاده کردند. برای تعیین ابعاد قرنیه، از اسکن چشم یک شخص استفاده شد. با این کار می‌توان اطمینان پیدا کرد که قرنیه تولیدشده، حداقل به‌صورت نظری، برای اندازه و شکل چشم دریافت‌کننده قرنیه کاملا مناسب باشد.

پس از چاپ، این گروه اجازه داد تا سلول‌های بنیادی بر روی زیرساخت تهیه‌شده از آلژینات و کلاژن رشد کنند(در واقع این سلول‌های بنیادی هستند که پس از رشد کامل، قرنیه را تشکیل می‌دهند؛ بخش‌های دیگر جوهر تنها وظیفه نگه داشتن سلول‌های بنیادی را بر عهده دارند). ۸۳ درصد کراتوسیت ها(نوع خاصی از سلول‌های قرنیه)، یک هفته پس از چاپ قرنیه، زنده مانده بودند که نتیجه امیدوارکننده‌ای است و نشان می‌دهد این سلول‌ها می‌توانند در عمل نیز جایگزین قرنیه چشم انسان شوند.

نتیجه کار؟ اولین قرنیه چشم چاپ‌شده توسط پرینترهای سه‌بعدی در جهان.

اگرچه نتایج هیجان‌انگیز به نظر می‌رسد اما بنا به اظهارات Connan، تحقیقات این گروه هنوز چندین سال تا خارج شدن از آزمایشگاه و استفاده در اتاق‌های عمل فاصله دارد. بنا بر مقاله منتشرشده، محققان می‌خواهند قبل از این که از این روش بر روی موجودات زنده استفاده کنند، عملکرد صحیح همه انواع سلول‌های موجود در قرنیه را مورد آزمایش قرار دهند. با همه این تفاسیر، اگر آزمایش‌های بیشتر نتایج مثبتی در پی داشته باشند، قرنیه‌های چاپ‌شده با کمک پرینترهای سه‌بعدی پتانسیل تغییر زندگی میلیون‌ها نفر را دارند؛ کاری که به نظر نمی‌آید پیتزاهای چاپ‌شده سه‌بعدی بتوانند انجام دهند.