天大劉文廣團隊：3D打印仿生上皮/基質(zhì)雙層水凝膠支架用于角膜再生

來源： EngineeringForLife  

角膜位于眼球前部，是人眼球中一個重要部分，其具有多層結(jié)構(gòu)，主要的功能是匯聚光線到晶狀體上，進而投射到視網(wǎng)膜上。近年來，角膜疾病已經(jīng)成為了致盲的主要原因之一，據(jù)世界衛(wèi)生組織報告，全球有超過1000萬人患有角膜疾病，在許多情況下，只能通過角膜移植手術(shù)來修復(fù)角膜疾病導(dǎo)致的視力損傷，但是，在全球范圍內(nèi)可用于角膜移植的供體缺乏嚴重。人工角膜通常由透明的高分子材料組成，可以全部或者部分地修復(fù)視力損傷，然而，其同樣存在術(shù)后并發(fā)癥嚴重、上皮化能力弱、修復(fù)能力差等問題。鑒于角膜獨特的五層結(jié)構(gòu)與3D生物打印在精準控制打印參數(shù)上的優(yōu)勢，3D打印角膜被廣泛研究。與傳統(tǒng)澆筑角膜的方式相比，3D打印可以為患者提供針對性的角膜移植體，包括設(shè)計具有不同厚度、曲率的人工角膜，負載不同細胞，還可以根據(jù)不同的角膜疾病，選擇性地進行不同直徑、深度的角膜移植，極大地為患者帶來便利。

近期，科研人員設(shè)計并合成了一種聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)/甲基丙烯酰化明膠(GelMA)水凝膠，利用EFL品牌的投影式光固化生物3D打印機（BP8600）構(gòu)建了負載兔角膜上皮細胞的具有足夠力學性能、高透光率和高的形狀保真度的角膜支架。該支架具有適宜的溶脹度和降解速率。此外，PEGDA/GelMA水凝膠具有優(yōu)異的細胞相容性，能夠支持細胞黏附、增殖和遷移，包載的細胞在打印過程中具有高的存活率。為了進一步考察PEGDA-GelMA水凝膠在體內(nèi)對角膜愈合的影響，研究人員打印出負載兔角膜上皮細胞的上皮層以及負載兔脂肪間充質(zhì)干細胞的正交纖維基質(zhì)層，并通過兔前板層角膜移植術(shù)將水凝膠移植入角膜損傷處，裂隙燈檢測以及組織學染色表明，水凝膠能夠加速上皮愈合和基質(zhì)再生，正交纖維結(jié)構(gòu)的存在和干細胞的雙重作用為角膜基質(zhì)細胞提供了最有效的再生環(huán)境。

圖1 水凝膠體系的構(gòu)建與雙層支架在兔前板層角膜切除術(shù)中的應(yīng)用

相關(guān)論文以題為“3D Printed Biomimetic Epithelium/Stroma Bilayer Hydrogel Implant for Corneal Regeneration”發(fā)表在Bioactive Materials上，通訊作者為天津大學的劉文廣教授以及天津市眼科醫(yī)院韓泉洪主任醫(yī)師，第一作者是天津大學碩士生何彬彬。

文章來源：
https://doi.org/10.1016/j.bioactmat.2022.01.034