忘记 LASIK：更安全、更便宜的视力矫正可能很快就会到来
数以百万计的美国人的视力发生了变化，从模糊到失明。 但并不是每个人都想戴处方眼镜或隐形眼镜。 因此，每年有数十万人接受眼科矫正手术，包括 LASIK——一种重塑角膜和矫正视力的激光辅助手术。 该手术可能会导致负面副作用，促使研究人员通过重塑角膜而不是切割它来将激光从 LASIK 中取出组织测试。 西方学院化学教授迈克尔·希尔 （Michael Hill） 将在美国化学会 （ACS） 秋季会议上展示他的团队的结果。 ACS 2025 年秋季将于 8 月举行。 17-21; 它包含大约 9,000 场关于一系列科学主题的演讲。 人类角膜是圆顶形的透明结构，位于眼睛的前部，弯曲来自周围环境的光线并将其聚焦到视网膜上，然后发送到大脑并解释为图像。 但是，如果角膜畸形，不能正确聚焦光线，导致图像模糊。 使用 LASIK，专用激光通过去除组织的精确部分来重塑角膜。 这种常见的手术被认为是安全的，但它有一些局限性和风险，切割角膜会损害眼睛的结构完整性。 Hill 解释说：“LASIK 只是进行传统手术的一种奇特方式。 它仍然是在雕刻组织——它只是用激光雕刻。 但如果角膜无需任何切口即可重塑？ 这就是 Hill 和合作者 Brian Wong 正在通过一种称为机电重塑 （EMR） 的过程进行探索。 “整个效应是偶然发现的，”加州大学欧文分校教授兼外科医生 Wong 解释道。 “我将活组织视为可成型材料，并发现了化学修饰的整个过程。” 在体内，许多含胶原蛋白的组织的形状，包括角膜，通过带相反电荷的成分的吸引力固定到位。 这些组织含有大量的水，因此对它们施加电势会降低组织的 pH 值，使其更加酸性。 通过改变 pH 值，组织内的刚性吸引力被松动并使形状具有延展性。 当恢复到原始 pH 值时，组织被锁定为新形状。 此前，研究人员使用 EMR 重塑富含软骨的兔耳，以及改变疤痕和猪的皮。 但他们渴望探索的一种富含胶原蛋白的组织是角膜。 在这项工作中，该团队构建了专门的铂金“隐形眼镜”，为角膜的矫正形状提供了模板，然后将每个隐形眼镜放在兔眼球上，放入旨在模仿自然眼泪的盐水溶液中。 当研究人员向镜片施加小电势时，铂金透镜充当电极，产生精确的 pH 值变化。 大约一分钟后，角膜的曲率符合晶状体的形状——与 LASIK 所需的时间大致相同，但步骤更少，设备更便宜，而且没有切口。 他们在 12 个单独的兔子眼球上重复了这个设置，其中 10 个被当作患有近视或近视来治疗。 在所有“近视”眼球中，治疗都调入了眼睛的目标聚焦能力，这将对应于改善视力。 眼球中的细胞在治疗中幸存下来，因为研究人员仔细控制 pH 梯度。 此外，在其他实验中，该团队证明，他们的技术可能能够逆转一些化学引起的角膜混浊——这种情况目前只能通过完全角膜移植来治疗。 尽管这项初步工作很有希望，但研究人员强调它还处于非常早期的阶段。 接下来是 Wong 所描述的“详细而精确的动物研究的长征”，包括在活的兔子上进行测试，而不仅仅是它的眼球。 他们还计划确定 EMR 可能的视力矫正类型，例如近视和远视以及散光。 尽管下一步是计划好的，但团队科学资金的不确定性使他们被搁置。 “我们所做的事情和诊所之间还有很长的路要走。 但是，如果我们做到了这一点，这项技术将广泛适用，成本低得多，甚至可能是可逆的，“希尔总结道。 标题电化学角膜屈光 摘要角膜是一种透明、高度组织化的解剖结构，负责眼睛屈光力的 ~2/3。 角膜基质由正交堆叠的胶原纤维薄片组成，其分子组成和精确的大分子几何形状消除了反向散射光并保持了角膜的形状。 解剖变异、出生缺陷、创伤和各种病理会改变形状、结构稳定性和角膜的透明度，从而影响视力。 治疗近视、远视和散光的手术干预包括激光辅助原位角膜磨镶术 （LASIK） 和屈光性角膜切除术 （PRK）。 尽管它们很受欢迎，但这些手术成本高昂，并且会永久降低角膜的生物力学强度。 在这里，我们报告了我们努力将机电重塑 （EMR） 作为激光视觉折射的基于分子的非烧蚀/非切口替代方案，使用离体兔球。 EMR依靠短电化学脉冲电解间质水，随后质子扩散到胶原组织的细胞外基质中; 该基质内固定化阴离子的质子化破坏了提供结构完整性的离子键网络。 这使得组织对机械重塑具有短暂的反应; 随后重新平衡到生理 pH 值会恢复离子基质，从而导致持续的形状变化组织的。 光学相干断层扫描 （OCT）、二次谐波发生 （SHG） 和共聚焦显微镜表明，EMR 能够控制角膜轮廓，同时保持潜在的大分子胶原结构和基质细胞活力。 这项研究由美国国立卫生研究院国家眼科研究所和 John Stauffer 慈善信托基金资助。