När en person har en allvarligt skadad hornhinna, en hornhinnetransplantation krävs. Dock, det finns 2, 000 patienter som väntar på hornhinnedonationen i landet från och med 2018, och de väntar i sex eller fler år i genomsnitt på donationen. Av denna anledning, många forskare försöker utveckla en konstgjord hornhinna. Den existerande konstgjorda hornhinnan använder rekombinant kollagen eller är gjord av kemiska substanser såsom syntetisk polymer. Därför, det passar inte bra med ögat, Det är inte heller genomskinligt efter implantatet av hornhinnan.

Professor Dong-Woo Cho i maskinteknik, Professor Jinah Jang för Creative IT Convergence Engineering, och Ms Hyeonji Kim på POSTECH, samarbetar med professor Hong Kyun Kim i oftalmologi vid Kyungpook National University School of Medicine, 3-D-printade en konstgjord hornhinna med hjälp av ett biobläck gjord av decellulariserad hornhinnestroma och stamceller. Eftersom denna hornhinna är gjord av hornhinnevävnadshärlett biobläck, det är biokompatibelt, och 3-D cellutskriftsteknik rekapitulerar hornhinnans mikromiljö, så dess genomskinlighet liknar den mänskliga hornhinnan. Denna forskning har nyligen publicerats på Biotillverkning .

Hornhinnan är ett tunt yttersta lager som täcker pupillen och det skyddar ögat från den yttre miljön. Det är det första lagret som släpper in ljus och därför måste det vara transparent, rör sig när pupillen rör sig, och har flexibilitet. Dock, det har begränsats till att utveckla en konstgjord hornhinna med användning av syntetiska biokompatibla material på grund av olika hornhinnarelaterade egenskaper. Dessutom, även om många forskare har försökt upprepa hornhinnans mikromiljö för att vara transparent, de material som används i befintliga studier har begränsade mikrostrukturer för att penetrera ljuset.

Den mänskliga hornhinnan är organiserad i ett gittermönster av kollagenfibriller. Gittermönstret i hornhinnan är direkt associerat med hornhinnans transparens, och många undersökningar har försökt replikera den mänskliga hornhinnan. Dock, det fanns en begränsning i tillämpningen av hornhinnetransplantation på grund av användningen av cellgifter i kroppen, deras otillräckliga hornhinneegenskaper inklusive låg transparens, och så vidare. För att lösa det här problemet, forskargruppen använde skjuvspänning som genererades i 3-D-utskrift för att tillverka hornhinnegittermönstret och visade att hornhinnan genom att använda en hornhinnas stroma-härledd decellulariserad extracellulär matris bio-bläck var biokompatibel.

I 3D-utskriftsprocessen, när bläck i skrivaren kommer ut genom ett munstycke och passerar genom munstycket, friktionskraft som sedan ger skjuvspänning uppstår. Forskargruppen producerade framgångsrikt genomskinlig konstgjord hornhinna med gittermönster från mänsklig hornhinna genom att reglera skjuvspänningen för att kontrollera mönstret av kollagenfibriller.

Forskargruppen observerade också att kollagenfibrillerna ombyggda tillsammans med utskriftsbanan skapar ett gittermönster som liknar strukturen hos inhemsk mänsklig hornhinna efter 4 veckor in vivo.

Professor Jinah Jang sa, "Den föreslagna strategin kan uppnå kriterierna för både transparens och säkerhet för konstruerad hornhinnestroma. Vi tror att den kommer att ge hopp till många patienter som lider av hornhinnerelaterade sjukdomar."