سائنسدانوں نے پہلی بار 3D پرنٹنگ تکنیک کا استعمال کرتے ہوئے انسانی کارنیا کا بائیو انجینیئر کیا ہے جو قرنیہ کی پیوند کاری کے لیے ایک فروغ ہو سکتا ہے۔
Cornea is the شفاف dome-shaped outermost layer of the eye. The cornea is the first lens through which light passes before hitting the retina at the back of the eye. Cornea plays a very important role in focusing vision by transmitting refracting light. It also provides protection to our eye and any damage or injury can cause severe impairment of vision and even blindness. According to WHO, around 10 million people worldwide require surgery to prevent corneal blindness which is caused as a result of a disease like trachoma or some آنکھ disorder. Five million people suffer from total blindness caused by scarring of the cornea due to burns, abrasion or some other condition. The only treatment for a damaged cornea is to receive a کارنیا ٹرانسپلانٹ, however, demand exceeds supply in corneal transplants. Also, there are many risks/complications associated with corneal transplants including eye infection, use of stitches etc. The most significant and serious problem is that sometimes the donor tissue (of cornea) is rejected after the transplant has been performed. This is a precarious situation and though rare it does happen in 5 to 30 percent of مریضوں.
پہلا 3D پرنٹ شدہ انسانی کارنیا
میں شائع ایک مطالعہ میں تجرباتی آنکھ کی تحقیقنیو کیسل یونیورسٹی، برطانیہ کے سائنسدانوں نے اس وقت تک انسانی آنکھ کے لیے کارنیا بنانے یا 'تیار' کرنے کے لیے سہ جہتی (3D) پرنٹنگ تکنیک کا استعمال کیا ہے اور یہ ٹرانسپلانٹ کے لیے کارنیا حاصل کرنے کے لیے ایک اعزاز ثابت ہو سکتا ہے۔ اچھی طرح سے قائم شدہ 3D بائیو پرنٹنگ ٹیکنالوجی کا استعمال کرتے ہوئے، محققین نے اسٹیم سیلز کا استعمال کیا۔ انسانی کارنیا) ایک صحت مند عطیہ کرنے والے کارنیا سے اور انہوں نے انہیں الگنیٹ اور کولیجن کے ساتھ ملا کر ایک ایسا محلول بنایا جسے پرنٹ کیا جا سکے۔ بائیو انک نامی یہ محلول تھری ڈی میں کسی بھی چیز کو پرنٹ کرنے کے لیے سب سے اہم ضرورت ہے۔ بائیو پرنٹنگ روایتی 3D پرنٹنگ کی توسیع ہے لیکن اس کا اطلاق حیاتیاتی جاندار مواد پر ہوتا ہے اور اسی لیے اس کی بجائے بائیو انک استعمال کرنے کی ضرورت ہوتی ہے جو کہ "زندہ خلیوں کے ڈھانچے" پر مشتمل ہو۔ ان کا انوکھا جیل - جو کہ الجنیٹ اور کولیجن پر مشتمل ہے - اسٹیم سیلز کو زندہ رکھنے کے قابل ہے اور ساتھ ہی ساتھ ایک ایسا مواد بھی تیار کرتا ہے جو ایک شکل میں رہنے کے لیے کافی مضبوط ہے لیکن پھر بھی 3D پرنٹر سے نچوڑنے کے قابل ہونے کے لیے نرم ہے۔ محققین نے ایک سادہ، سستا 3D بائیو پرنٹر استعمال کیا جس میں بائیو انک جو انہوں نے تیار کی تھی اسے کامیابی کے ساتھ مرتکز دائروں میں ترتیب دیا گیا تھا تاکہ گنبد کی شکل بنائی جا سکے۔ مصنوعی کارنیا. کارنیا کی مخصوص 'منحنی شکل' حاصل کی گئی تھی جو اس تحقیق کو کامیاب بناتی ہے۔ پرنٹنگ کے اس طریقہ کار میں 10 منٹ سے بھی کم وقت لگا۔ اس کے بعد سٹیم سیلز کو بڑھتے ہوئے دیکھا گیا۔
Ever since the popularity of 3D bioprinting has risen, researchers have been looking to find the best suited ideal bio-ink for feasibly and efficiently making corneas. This group at Newcastle University has taken the lead and achieved it. The same group of researchers have earlier shown that they kept cells alive for several weeks at room temperature within a simple gel of alginate and collagen. With this study they have been able to transfer this usable cornea with cells remaining viable at 83 percent for one week. So, tissues could be printed without the concern whether they will grow or not (i.e. stay alive) since both the things are achievable in the same medium.
مریض کے لیے مخصوص کارنیا بنانا
محققین نے اس تحقیق میں یہ بھی دکھایا ہے کہ کارنیا ہر مریض کی منفرد ضروریات کو پورا کرنے کے لیے بنایا جا سکتا ہے۔ سب سے پہلے، مریض کی آنکھ کو سکین کیا جاتا ہے جو 'پرنٹ کارنیا' کو مطلوبہ شکل اور سائز سے ملنے کے لیے ڈیٹا تیار کرتا ہے۔ طول و عرض اصل کارنیا سے لیا جاتا ہے جو پھر پرنٹنگ کو انتہائی درست اور قابل عمل بناتا ہے۔ 3D پرنٹنگ ٹیکنالوجی کی پیداوار میں تجربہ کیا گیا ہے مصنوعی دل اور کچھ دوسرے ٹشوز۔ فلیٹ ٹشوز ماضی میں بنائے گئے ہیں لیکن مصنفین کے مطابق یہ پہلی بار 'شکل والے' کارنیا تیار کیے گئے ہیں۔ اگرچہ اس طریقہ کار کے لیے اب بھی صحت مند ڈونر کارنیا کی ضرورت ہوتی ہے، لیکن مصنوعی کارنیا میں زیادہ خلیات بننے کے لیے اسٹیم سیلز کامیابی کے ساتھ استعمال کیے جاتے ہیں۔ ایک صحت مند کارنیا صرف ایک خراب شدہ کو 'بدلنے' نہیں دے گا لیکن ہم عطیہ کیے گئے ایک کارنیا سے 50 مصنوعی قرنیہ پرنٹ کرنے کے لیے کافی خلیات بڑھا سکتے ہیں۔ یہ صرف ایک ٹرانسپلانٹ کرنے سے کہیں زیادہ فائدہ مند منظر ہوگا۔
مستقبل
یہ مطالعہ ابھی ابتدائی مرحلے میں ہے اور 3D پرنٹ شدہ کارنیا کا مزید جائزہ لینے کی ضرورت ہے۔ محققین کا کہنا ہے کہ ان کے کام میں کئی سال لگیں گے اس سے پہلے کہ اس طرح کے مصنوعی کارنیا کو پیوند کاری کے لیے استعمال کیا جا سکے کیونکہ جانوروں اور انسانوں کی آزمائشیں ابھی باقی ہیں۔ یہ بھی چیک کرنے کی ضرورت ہے کہ آیا یہ مواد کام کر رہا ہے اور بہت ساری فائن ٹیوننگ کی ضرورت ہے۔ محققین کو یقین ہے کہ یہ مصنوعی قرنیہ اگلے 5 سالوں میں عملی استعمال کے لیے دستیاب ہو جائیں گے۔ 3D پرنٹنگ ٹیکنالوجی کی دستیابی اب کوئی مسئلہ نہیں ہے کیونکہ یہ سستی ہو گئی ہے اور بائیو پرنٹنگ اچھی طرح سے ابھر رہی ہے اور چند سالوں میں معیاری طریقہ کار دستیاب ہو سکتا ہے۔ مزید توجہ اب اسٹیم سیلز کو تباہ شدہ ٹشوز کو دوبارہ بنانے یا تبدیل کرنے کے لیے استعمال کرنے کی طرف جا رہی ہے جبکہ طریقہ کار کا پرنٹنگ پہلو زیادہ تر ہموار ہے۔
یہ مطالعہ ایک ایسے حل کی طرف ایک اہم قدم ہے جو ہمیں دنیا بھر میں ٹرانسپلانٹ کے لیے کارنیا کی لامحدود فراہمی فراہم کر سکتا ہے۔ مزید، ایک اطالوی کمپنی کے محققین بالآخر '3D پرنٹڈ آنکھیں' بنانے کی سمت میں سوچ رہے ہیں جو ممکنہ بائیو انک کا استعمال کرتے ہوئے اسی طرح سے تعمیر کی جائے گی جو آنکھوں کے قدرتی سیٹ میں پائے جانے والے واضح خلیوں کو تبدیل کرنے کے لیے درکار خلیات کو گھیرے ہوئے ہے۔ . مخصوص ضرورت کے لحاظ سے بائیو انکس مختلف مجموعوں میں مختلف ہو سکتے ہیں۔ وہ 2027 تک مارکیٹ میں یہ "مصنوعی آنکھیں" حاصل کرنے کا ارادہ رکھتے ہیں۔ مطالعہ نے مصنوعی کارنیا کی سب سے جدید شکل تیار کی ہے اور بائیو پرنٹنگ کو اعضاء اور بافتوں کی کمی کے ممکنہ حل کے طور پر اجاگر کیا ہے۔
***
{آپ اصل تحقیقی مقالے کو ذیل میں دیے گئے DOI لنک پر کلک کر کے پڑھ سکتے ہیں جو حوالہ دیئے گئے ماخذ کی فہرست میں ہے}
ذرائع)
Isaacson A et al. 2018. قرنیہ اسٹروما کے مساوی کی 3D بائیو پرنٹنگ۔ تجرباتی آنکھ کی تحقیق.
https://doi.org/10.1016/j.exer.2018.05.010
