القرنيه
القرنية عبارة عن بنية شفافة غير وعائية تغطي السطح الأمامي للعين والتي تنكسر الضوء لتمكين الرؤية وتحمي الجزء الداخلي من العين من التلف. نظرا لأن القرنية تتعرض للبيئة ، فهي عرضة للتلف من الأسباب الميكانيكية (الخدش) ومن العدوى. عادة ما تلتئم إصابة القرنية في مريض سليم في غضون 1-3 أيام. ومع ذلك ، في المرضى الذين يعانون من حالات كامنة بما في ذلك نقص الخلايا الجذعية الحوفية ومرض السكري من النوع الثاني ، يمكن أن تطول عملية التئام جروح القرنيةبشكل كبير 1. نظرا لأن القرنية معصبة للغاية ، فإن قرح القرنية غير الشافية وتآكل القرنية المتكرر مؤلمة للغاية وتقلل بشكل كبير من نوعية حياة المرضى الذين يعانون منها1.
إشارات الخلية
عندما تصاب قرنية سليمة ، تسبق أحداث إشارات الكالسيوم في الخلايا المجاورة للجرح وتدفع الهجرة الخلوية إلى سرير الجرح ، حيث تغلق الإصابة دون التعرض لخطر التندب 2,3. تم وصف أحداث الإشارات هذه بشكل جيد في نماذج زراعة الخلايا الظهارية للقرنية باستخدام تصوير الخلايا الحية2. تظهر التجارب الأولية إشارات الكالسيوم بشكل ملحوظ بعد الإصابة في الخلايا غير المصابة بالسكري مقارنة بخلايا السكري. ومع ذلك ، فقد ثبت أن توصيف أحداث إشارات الخلية في الكرات الأرضية خارج الجسم الحي يمثل تحديا تقنيا.
تصوير الخلايا الحية
نجحت الدراسات السابقة في تسجيل أحداث إشارات الكالسيوم من نماذج زراعة الخلايا في المختبر لالتئام جروح القرنية4،5،6. إن تطوير منهجية لإنتاج صور عالية الجودة لأحداث الإشارات هذه في الأنسجة خارج الجسم الحي أمر مهم للغاية لأنه سيسمح بدراسة هذه الأحداث في نظام أكثر تعقيدا وواقعية. تضمنت الأساليب السابقة تشريح القرنية متبوعا بالشلل في جل PEGالناجم عن الأشعة فوق البنفسجية 7،8،9. يعد التثبيت خطوة أساسية ولكنها صعبة عند العمل مع الأنسجة الحية ، حيث يجب أن تظل قابلة للحياة ورطبة طوال فترة التجربة. علاوة على ذلك ، يجب ألا يؤدي الشلل إلى إتلاف الأنسجة. في حين أن حل PEG يجمد الأنسجة ، إلا أن دقة وجودة الصور المنتجة لم تكن متسقة. لذلك ، تم تطوير حوامل مطبوعة 3D لشل حركة الكرات الأرضية السليمة لإنتاج صور عالية الجودة مع مخاطر أقل لتلف الأنسجة.
النهج المتبع
تم تطوير حامل مطبوع 3D فريد من نوعه لشل حركة الكرات الأرضية خارج الجسم الحي لتصوير الخلايا الحية. يمنع هذا الحامل الضرر من مصدرين رئيسيين: فهو يسمح بتصوير الكرة الأرضية المنزوعة النواة دون الحاجة إلى تشريح القرنية ، ويزيل التعرض للأشعة فوق البنفسجية. بدون مصادر الضرر هذه ، مثلت الصور التي تم الحصول عليها بدقة أكبر الاستجابة لإصابات الخدش التي تم إجراؤها تجريبيا. علاوة على ذلك ، تمت معايرة حامل الطباعة 3D إلى الأبعاد الدقيقة لعين الفأر. قدم هذا ملاءمة أفضل بكثير من الشلل في محلول PEG ، مما أدى إلى صورة عالية الجودة في أهداف أقل طاقة بسبب انخفاض حركة الأنسجة. يضمن قضيب الغطاء المتصل بالجزء العلوي من الحامل بقاء الكرة الأرضية غير متحركة طوال مدة التجربة وعدم وجود إزاحة للكرة الأرضية عند تطبيق وسائط النمو للحفاظ على الترطيب والحيوية. تتيح لنا القدرة على طباعة الحامل بأبعاد دقيقة أيضا إنشاء ملاءمة مثالية لعيون الفئران ذات الأحجام المختلفة بسبب العمر أو حالة المرض. يمكن تطبيق هذه التكنولوجيا على نطاق أوسع لتطوير حوامل لعيون الأنواع المختلفة بناء على أبعادها.