歐盟投資3D打印眼角膜項目——KeratOPrinter，解決全球眼角膜短缺的問題

導(dǎo)讀：眼角膜失明是一個被忽視但影響深遠(yuǎn)的全球健康問題。全世界有超過1270萬人正在等待角膜移植，這些人因為疾病、受傷或感染失去了部分甚至全部視力。由于缺乏眼庫、器官捐贈意識薄弱以及醫(yī)療基礎(chǔ)設(shè)施不足，許多需要角膜移植的患者根本得不到治療。即使在發(fā)達(dá)國家，嚴(yán)格的醫(yī)學(xué)標(biāo)準(zhǔn)和高昂的儲存成本也讓供體角膜變得稀缺�，F(xiàn)在出現(xiàn)了這樣一個項目，用3D打印技術(shù)制造人工眼角膜，有望解決上述挑戰(zhàn)。



2025年4月，南極熊獲悉，歐盟投資了一項名為KeratOPrinter 的創(chuàng)新項目。這個項目利用3D生物打印技術(shù)，開發(fā)出功能齊全且與人體兼容的人工角膜，徹底改變了傳統(tǒng)依賴捐贈角膜的模式。

KeratOPrinter項目由芬蘭坦佩雷大學(xué)的Heli Skottman教授領(lǐng)導(dǎo)，作為一名在再生醫(yī)學(xué)和眼科生物學(xué)領(lǐng)域深耕多年的專家，她對這一項目的成功充滿信心。Skottman教授表示：“我們組建了一個世界級的團隊，目標(biāo)是開發(fā)一種創(chuàng)新的生物打印技術(shù)，能夠以安全、可擴展的方式生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化、低免疫原性的全層角膜。”對她來說，這不僅是一項技術(shù)突破，更是一種道德責(zé)任。她希望通過這項技術(shù)，減輕因角膜失明給全球帶來的巨大負(fù)擔(dān)，并幫助數(shù)百萬患者重獲光明。

3D生物打印技術(shù)：如何“打印”出角膜？
KeratOPrinter的核心技術(shù)是3D生物打印。與普通3D打印不同，這種技術(shù)使用的是“生物墨水”——一種由活細(xì)胞和生物相容性材料混合而成的特殊材料。以下是具體的工作流程：


△使用先進的 3D 打印機逐層構(gòu)建角膜，精確控制曲率和細(xì)胞排列。打印完成后，組織在專門的孵化器中進行后處理，以保持最佳成熟條件，直到準(zhǔn)備好移植。為增強此工作流程，整個系統(tǒng)集成了 AI 驅(qū)動的質(zhì)量控制，可自動評估每個打印角膜的結(jié)構(gòu)完整性、光學(xué)清晰度和功能強度，確保一致的高質(zhì)量結(jié)果。

●干細(xì)胞編程 ：科學(xué)家從患者或通用供體中提取干細(xì)胞，并將其轉(zhuǎn)化為特定類型的角膜細(xì)胞。
●定制生物墨水 ：細(xì)胞與特制的生物墨水結(jié)合，模擬天然角膜的力學(xué)和光學(xué)特性。
●逐層打印 ：通過先進的3D打印機，逐層構(gòu)建角膜組織。每一層的曲率和細(xì)胞排列都經(jīng)過精確控制，確保打印出的角膜與天然角膜高度相似。
●后處理與成熟 ：打印完成后，角膜會被放入專門的孵化器中培養(yǎng)，直到其達(dá)到最佳狀態(tài)。
●質(zhì)量檢測 ：整個系統(tǒng)配備了AI驅(qū)動的質(zhì)量控制系統(tǒng)，自動評估每個角膜的結(jié)構(gòu)完整性、光學(xué)清晰度和功能強度，確保一致性。
●全層角膜打印：更接近自然的功能

以往的角膜再生技術(shù)通常只能重建部分層（如上皮層或基質(zhì)層），而KeratOPrinter則能打印出完整的三層角膜，這種全層打印模仿了天然角膜的外觀，實現(xiàn)了復(fù)雜的生物力學(xué)特性，包括柔韌性、透光率和抗拉強度：

●上皮層 ：保護眼睛免受外界傷害；
●基質(zhì)層 ：提供角膜的強度和透明度；
●內(nèi)皮層 ：維持液體平衡，保證角膜清澈。



低免疫原性與功能性：確保安全與高效
人眼極其敏感，即使是輕微的免疫反應(yīng)也可能導(dǎo)致移植失敗。為了減少免疫排斥的風(fēng)險，KeratOPrinter使用患者自身的干細(xì)胞或低免疫原性供體細(xì)胞進行打印。這種方法讓移植后的角膜更容易被接受者的身體接受，同時減少了免疫抑制藥物的使用。每個打印出的角膜都會經(jīng)過嚴(yán)格的功能性測試，包括光學(xué)清晰度、抗拉強度、保濕性和透光率等指標(biāo)，達(dá)到符合天然角膜的標(biāo)準(zhǔn)。

為了保證運輸過程中的活性，打印好的角膜會在高科技便攜式培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。培養(yǎng)箱配有二氧化碳和溫度調(diào)節(jié)裝置，能夠模擬實驗室環(huán)境，確保角膜在運輸過程中保持健康和活力。

市場路線圖：從實驗室到臨床應(yīng)用
KeratOPrinter項目嚴(yán)格遵循良好生產(chǎn)規(guī)范（GMP）（管理生物醫(yī)學(xué)產(chǎn)品質(zhì)量和安全的國際標(biāo)準(zhǔn)）。從細(xì)胞采購到最終產(chǎn)品測試，每一步都有詳細(xì)的質(zhì)量記錄，確保每一個打印出的角膜都符合臨床要求。

為了進一步提高效率，項目引入了人工智能輔助的質(zhì)量控制系統(tǒng)。這些系統(tǒng)可以自動分析每個角膜的成像數(shù)據(jù)，評估其結(jié)構(gòu)完整性和功能強度，并標(biāo)記潛在缺陷。如果發(fā)現(xiàn)問題，系統(tǒng)會自動調(diào)整打印參數(shù)或移除不合格樣本。

目前，KeratOPrinter團隊正在積極準(zhǔn)備獲得歐盟監(jiān)管部門的批準(zhǔn)。他們計劃在實驗室環(huán)境中進行臨床前測試，驗證生物打印角膜的安全性和有效性，并與醫(yī)院合作啟動試點移植程序。如果一切順利，這些實驗室生成的角膜有望在未來3到5年內(nèi)投入臨床使用。


△合作伙伴

未來的可能性：超越角膜的再生醫(yī)學(xué)
雖然目前的重點是角膜，但KeratOPrinter的技術(shù)平臺具有廣泛的應(yīng)用潛力。未來，這項技術(shù)還可以用于打印其他眼部組織，例如：
●視網(wǎng)膜貼片 ：治療老年性黃斑變性；
●結(jié)膜組織 ：修復(fù)嚴(yán)重的眼外傷；
●鞏膜組織 ：進行眼部重建手術(shù)。

南極熊點評
KeratOPrinter不僅僅是一項技術(shù)創(chuàng)新，更是一場倫理與社會責(zé)任的實踐。研究者通過3D生物打印技術(shù)有望解決眼角膜短缺問題，為數(shù)百萬患者帶來了重見光明的希望。這項研究也展示了跨學(xué)科合作的力量，為未來的醫(yī)療創(chuàng)新樹立了典范�；蛟S有一天，我們不再需要等待捐贈者，而是可以直接“打印”出適合每位患者的個性化角膜！