我们的人工角膜突破可能导致自组装器官
世界上每一个接受角膜移植的人都有69其他人谁仍然需要一个。这留下了大约12.5米的人，因为眼睛捐赠者没有足够的眼睛。但如果我们可以在实验室中种植新角膜呢？
在过去的十年里，科学家们一直在测试由合成胶原蛋白凝胶制成的人工角膜。其中一个困难是如何使凝胶具有正确的弯曲形状，以适应眼睛和聚焦光线，使病人可以再次看到。
我的同事和我最近发现一种制作含有活角膜的凝胶的方法细胞自我组装成正确的模式，就像一张纸折叠成一个折纸设计。有朝一日，同样的原理可能被用来生产其他产品人体器官，可能帮助数百万需要移植的人。
的活细胞我们添加到胶原蛋白中就像微致动器，微小的引擎产生收缩拉力。每个细胞的力量都很小，但它们一起就能将一英寸宽的组织块塑造成类似角膜的结构。
我们之前显示当添加特定的分子(称为两亲肽)时，含有角膜细胞的胶原蛋白凝胶收缩较小。通过这个观察，我们可以设计出凝胶混合物，在不同的地方按不同的量收缩，以采用特定的形状。
在这种特殊情况下，我们创造了分为两个环的圆形形状，肽两亲物位于外圈或中心。在这两种情况下，一部分超过另一个部分，这种差异导致凝胶在五天内逐渐曲线，直到它达到了角膜形状。
利用这项技术，我们有可能从通常含有能够收缩的细胞的器官中创造出其他人造组织。心脏、皮肤、肌肉和血管组织理论上可以使用该技术复制。
首先，收缩细胞必须与生物材料相结合。接下来的问题就是理解哪些部分的收缩要比其他部分小，并将肽两亲体定位在生物材料中明确界定的区域内，使其自我组装成所需的形状。
这一概念也可以通过3-D打印的进步来促进，这已经用于开发生产各种人工器官的新方法。虽然该技术仍在优化，但我们最近看到细胞印刷中的重大突破，最终可能最终导致3-D印刷肝脏,骨头甚至心中。
我的同事由Che Chinon教授领导，已经设法到了3-D打印完整的人工角膜。最终，3-D打印机可以通过层构建它们来再现更复杂的生物结构。例如，为了产生心脏的多个腔室，通过印刷到可生物降解的支架上，含有来自患者的心脏细胞的生物墨水将通过热量除去，以使完全生物心脏准备用于移植。
但是也可以将这项技术进一步与本发明进一步与4-D印刷的发明，可以通过折叠自组装的结构印刷生产过程完成了，就像我们的角膜一样。印刷生物结构可以安排自己进入更复杂的形状意味着你不需要生产脚手架来打印电池，或者之后将它们移除。在精确定位使细胞在生物材料内收缩的肽的分子非常有用。
完整的4-D印刷完整的器官可能仍然相对较远。但与此同时，我们也可以看看该技术如何有助于开发新的更高效的智能材料。该过程可用于创造形状变形支架，以防止堵塞的血管。封闭支架可以很容易地注入血液中，然后通过损伤部位的细胞的收缩力来打开，避免手术。
一般来说，生物响应性、自折叠材料的可能应用范围是广阔的。与此同时，我们的团队将继续研究自弯角膜，探索它们作为角膜组织的改进替代品。我们希望这项技术能够逐步扩大我们在生物合成器官和组织方面的成就，为数百万等待移植的人带来希望。
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