Nếu một người bị tổn thương giác mạc nghiêm trọng, điều họ cần làm là phải ghép giác mạc. Tuy nhiên, ở Hàn Quốc có khoảng 2.000 bệnh nhân đang chờ hiến giác mạc vào năm 2018 và trung bình họ chờ đợi từ 6 năm trở lên để có giác mạc từ người hiến. Vì lý do này, nhiều nhà khoa học đã nỗ lực phát triển giác mạc nhân tạo. Giác mạc nhân tạo hiện có sử dụng collagen tái tổ hợp hoặc được làm từ các chất hóa học như polymer tổng hợp. Do đó, nó không kết hợp tốt với mắt hoặc không trong suốt sau khi cấy ghép giác mạc.

Ảnh: Sơ đồ minh họa sự liên kết của các sợi collagen trong vòi phun trong quá trình đùn bioink.

Các nhà khoa học đã phát triển công nghệ in 3D giác mạc nhân tạo bằng cách sử dụng giác mạc nhân tạo được làm bằng stroma giác mạc và tế bào gốc. Do giác mạc này được làm từ bioink có nguồn gốc từ mô giác mạc, nó tương thích sinh học và công nghệ in tế bào 3D tái cấu trúc vi môi trường giác mạc, do đó, độ trong của nó tương tự như giác mạc của con người.

Giác mạc là lớp ngoài cùng mỏng bao phủ đồng tử và nó bảo vệ mắt khỏi môi trường bên ngoài. Đây là lớp đầu tiên tiếp nhận ánh sáng và do đó nó cần phải trong suốt, di chuyển khi con ngươi di chuyển và có sự linh hoạt. Tuy nhiên, việc phát triển giác mạc nhân tạo sử dụng vật liệu tương hợp sinh học tổng hợp đã bị hạn chế vì các đặc tính liên quan đến giác mạc khác nhau.

Ngoài ra, mặc dù nhiều nhà nghiên cứu đã cố gắng lặp lại vi môi trường giác mạc để trong suốt, các vật liệu được sử dụng trong các nghiên cứu hiện tại đã hạn chế các cấu trúc vi mô để ánh sáng xuyên qua.

Giác mạc của con người được tổ chức theo mô hình mạng lưới các sợi cơ collagen. Mô hình mạng tinh thể trong giác mạc có liên quan trực tiếp đến độ trong của giác mạc, và nhiều nghiên cứu đã cố gắng tái tạo giác mạc của con người. Tuy nhiên, có một hạn chế trong việc áp dụng cho ghép giác mạc do sử dụng các chất gây độc tế bào trong cơ thể, các đặc điểm giác mạc không đủ của chúng bao gồm độ trong suốt thấp, v.v…

Để giải quyết vấn đề này, nhóm nghiên cứu đã sử dụng ứng suất cắt được tạo ra trong in 3D để chế tạo mô hình mạng lưới giác mạc và chứng minh rằng giác mạc bằng cách sử dụng một sinh học ma trận ngoại bào khử tế bào có nguồn gốc giác mạc là tương thích sinh học.

Trong quy trình in 3D, khi mực trong máy in chảy ra qua một vòi và đi qua đầu phun, lực ma sát sẽ tạo ra ứng suất cắt. Nhóm nghiên cứu đã sản xuất thành công giác mạc nhân tạo trong suốt với mô hình mạng lưới giác mạc của con người bằng cách điều chỉnh ứng suất cắt để kiểm soát mô hình sợi fibrils.

Nhóm nghiên cứu cũng quan sát thấy rằng các sợi collagen được tái tạo cùng với đường dẫn in tạo ra một mô hình mạng tương tự như cấu trúc của giác mạc người bản địa sau 4 tuần in vivo.

P.T.T (NASATI), theo https://www.nanowerk.com/news2/gadget/newsid=52889.php, 29/05/2019