علماءٌ يطورون قرنية صناعية عبر الطباعة ثلاثية الأبعاد باستخدام «حبر» خاص

تمكَّن علماءٌ من تطوير قرنية صناعية بطباعة ثلاثية الأبعاد تحاكي العين البشرية، باستخدام "حبر حيوي" من الخلايا الجذعية، وهو التقدم الذي قد يساعد على الحد من الحاجة إلى التبرع بالقرنية.

عندما يعاني شخصٌ من أضرار جسيمة بالقرنية سوف يحتاج إلى عملية زراعة قرنية جديدة. ولكن يضطر المريض عادة للانتظار عدة سنوات للحصول على تبرع بالقرنية.

الفرق بين القرنية الجديدة ومثيلاتها الصناعية

سخَّر العديد من العلماء جهودهم من أجل تطوير قرنية صناعية. وتستخدم القرنيات الصناعية الموجودة حالياً الكولاجين المؤتلف أو مصنوعة من مواد كيميائية مثل البوليمر الاصطناعي.

ولذلك، لا تندمج جيداً مع العين أو لا تكون شفافة بعد زراعة القرنية.

وبحسب موقع Gadgets Now الهندي، فقد تمكَّن الباحثون في جامعة بوهانغ للعلوم والتكنولوجيا وجامعة كيونغبوك الوطنية في كوريا الجنوبية من طباعة قرنية صناعية ثلاثية الأبعاد باستخدام حبر حيوي من النسيج السدويّ القرني منزوع الخلايا والخلايا الجذعية.

القرنية متوافقة مع الجسم

ووفقاً للبحث المنشور في صحيفة Biofabrication، فإن القرنية مصنوعة من حبر حيوي مشتق من النسيج القرني.

إنه متوافق حيوياً، وتعيد تقنية طباعة الخلايا ثلاثية الأبعاد تجسيد البيئة القرنية الدقيقة، حيث تماثل شفافيتها القرنية البشرية.

خلفية مهمة: تعتبر القرنية أدقّ طبقة خارجية تغطي حدقة العين وتحمي العين من البيئة الخارجية. وهي أول طبقة تقابل الضوء لذا تحتاج لأن تكون شفافة، وتتحرك مثل حركة حدقة العين، وتتمتع بالمرونة.

ومع ذلك، اقتصر تطور القرنية الصناعية على استخدام مواد اصطناعية متوافقة حيوياً بسبب الخصائص المختلفة للقرنية.

مشكلة المواد الصناعية وشفافية القرنية

بالإضافة لذلك، على الرغم من محاولة العديد من الباحثين محاكاة البيئة القرنية المصغرة لتصبح شفافة، تمتعت المواد المستخدمة في الدراسات الموجودة ببنية مجهرية دقيقة تحد من اختراق الضوء.

وتنتظم القرنية البشرية بنمط شبكي من ألياف الكولاجين الدقيقة. ويرتبط النمط الشبكي في القرنية مباشرة بشفافية القرنية، لذا حاول العديد من الباحثين استنساخ القرنية البشرية.

ولكن ظلت هناك قيودٌ كبرى على استخدام القرنية الاصطناعية في عمليات زراعة القرنية بسبب استخدام مواد سامة للخلايا في الجسم، فضلاً عن الخصائص غير الكافية والتي تتضمن انخفاض الشفافية، وغيرها.

الحل: الطباعة ثلاثية الأبعاد

لحل تلك المشكلة، استخدم فريق البحث إجهاد القص المتولد في الطباعة ثلاثية الأبعاد لصناعة نمط شبكي قرني. واكتشفوا أن القرنية المطورة باستخدام النسيج الغشائي الخارجي منزوع الخلايا والمشتق من النسيج السدويّ للقرنية متوافق حيوياً.

في عملية الطباعة ثلاثية الأبعاد، عندما يمر الحبر الحيوي في الطابعة ويخرج من الفوهة، تحدث قوى احتكاك ينتج عنها إجهاد القص.

ونجح الفريق في إنتاج قرنية صناعية شفافة بنمط شبكي يحاكي القرنية البشرية من خلال تنظيم إجهاد القص للتحكم بنمط ألياف الكولاجين الدقيقة.

ولاحظوا أيضاً إعادة تشكيل ألياف الكولاجين الدقيقة بموازاة مسار الطباعة لإنتاج نمط شبكي مشابه لبنية القرنية البشرية الأصلية بعد 4 أسابيع في الوسط الحيوي.