Résultats d'évaluation in vivo (a-c) et in vitro (d-f) d'implants cornéens imprimés et non imprimés en 3D. Images optiques de l'examen à la lampe à fente, Images OCT en coupe transversale 2D (a, ré), et des images SHG de collagène non spécifique (b, e) avec analyse de distribution de l'orientation fibrillaire du collagène (c, F). En groupe imprimé en 3D, une transparence plus élevée a été présentée par rapport au groupe non imprimé et le motif stromal cornéen par alignement de collagène induit par cisaillement a été reconstruit de manière similaire à celui de la cornée humaine. Crédit :POSTECH
Lorsqu'une personne a une cornée gravement endommagée, une greffe de cornée est nécessaire. Cependant, il ya deux, 000 patients en attente du don de cornée dans le pays en 2018, et ils attendent en moyenne six ans ou plus pour le don. Pour cette raison, de nombreux scientifiques tentent de développer une cornée artificielle. La cornée artificielle existante utilise du collagène recombinant ou est constituée de substances chimiques telles qu'un polymère synthétique. Par conséquent, il ne s'intègre pas bien à l'oeil, il n'est pas non plus transparent après l'implantation de la cornée.
Professeur Dong-Woo Cho de Génie Mécanique, Professeur Jinah Jang de Creative IT Convergence Engineering, et Mme Hyeonji Kim chez POSTECH, en collaboration avec le professeur Hong Kyun Kim d'ophtalmologie à l'école de médecine de l'Université nationale de Kyungpook, Imprimé en 3D une cornée artificielle à l'aide d'une bio-encre faite de stroma cornéen décellularisé et de cellules souches. Parce que cette cornée est faite de bio-encre dérivée du tissu cornéen, il est biocompatible, et la technologie d'impression cellulaire 3D récapitule le microenvironnement cornéen, sa transparence est donc similaire à celle de la cornée humaine. Cette recherche est récemment publiée sur Biofabrication .
La cornée est une fine couche externe qui recouvre la pupille et protège l'œil de l'environnement extérieur. C'est la première couche qui admet la lumière et donc elle doit être transparente, bouger comme l'élève bouge, et avoir de la flexibilité. Cependant, il a été limité au développement d'une cornée artificielle utilisant des matériaux synthétiques biocompatibles en raison de différentes propriétés liées à la cornée. En outre, bien que de nombreux chercheurs aient essayé de répéter le microenvironnement cornéen pour qu'il soit transparent, les matériaux utilisés dans les études existantes ont des microstructures limitées pour pénétrer la lumière.
Illustration schématique de l'alignement des fibres de collagène dans la buse lors de l'extrusion de la bioencre. Crédit :POSTECH
La cornée humaine est organisée en un réseau de fibrilles de collagène. Le motif en treillis dans la cornée est directement associé à la transparence de la cornée, et de nombreuses recherches ont tenté de reproduire la cornée humaine. Cependant, il y avait une limitation dans l'application à la transplantation cornéenne en raison de l'utilisation de substances cytotoxiques dans le corps, leurs caractéristiques cornéennes insuffisantes dont une faible transparence, etc. Pour résoudre ce problème, l'équipe de recherche a utilisé la contrainte de cisaillement générée dans l'impression 3D pour fabriquer le motif en treillis cornéen et a démontré que la cornée en utilisant une bio-encre de matrice extracellulaire décellularisée dérivée du stroma cornéen était biocompatible.
Dans le processus d'impression 3D, lorsque l'encre dans l'imprimante sort par une buse et passe à travers la buse, une force de frottement qui produit alors une contrainte de cisaillement se produit. L'équipe de recherche a réussi à produire une cornée artificielle transparente avec le motif en treillis de la cornée humaine en régulant la contrainte de cisaillement pour contrôler le motif des fibrilles de collagène.
L'équipe de recherche a également observé que les fibrilles de collagène remodelées ainsi que le chemin d'impression créent un motif en treillis similaire à la structure de la cornée humaine native après 4 semaines in vivo.
Le professeur Jinah Jang a dit :"La stratégie suggérée peut atteindre les critères de transparence et de sécurité du stroma cornéen modifié. Nous pensons qu'elle donnera de l'espoir à de nombreux patients souffrant de maladies liées à la cornée."
