现在,研究人员正在探索一种截然不同的方法。他们正在测试一种技术,该技术能暂时使角膜变得足够柔软以进行重塑,而不是用激光切除角膜组织。
使用兔眼组织进行的早期实验表明,该方法有可能在约一分钟内矫正视力,无需切口,且所需设备比LASIK手术简单得多。
为什么角膜的形状很重要
角膜是覆盖在眼球前部的透明圆顶状表面。它通过折射入射光使其聚焦在视网膜(眼球后部的感光组织)上,在视觉中发挥着重要作用。然后,视网膜将光转换为信号,大脑将这些信号解释为图像。
当角膜的曲率不正确时,光线可能无法正常聚焦。这会导致屈光不正,例如近视,即远处的物体看起来模糊。
LASIK通过使用专用激光切除极其精确数量的角膜组织并改变其形状来矫正这些问题。该手术被广泛使用且通常被认为是安全的,但它仍然涉及永久性切除组织,并可能带来副作用和其他风险。
西方学院化学教授迈克尔·希尔更直言不讳地指出:“LASIK只是传统手术的一种花哨形式。它仍然是在切割组织——只不过是用激光切割而已。”
这促使研究人员考虑一个非常不同的问题:能否在不切割角膜的情况下对其进行重塑?
用电力重塑眼球
希尔及其合作者布莱恩·黄正在研究一种名为电机械重塑(EMR)的技术。EMR不是物理切除组织,而是利用微小的电势暂时改变组织内部的化学环境。
“这整个效应是偶然发现的,”加州大学尔湾分校教授兼外科医生黄解释道,“我当时将活体组织视为可塑性材料,从而发现了这整个化学修饰过程。”
该方法利用了帮助组织维持形状的化学特性。
角膜含有大量胶原蛋白,这是一种也存在于皮肤、软骨、肌腱和其他组织中的结构蛋白。在富含胶原蛋白的组织中,带电成分相互吸引,有助于将结构牢牢固定在适当的位置。
由于这些组织也含有大量水分,施加电势可以改变其pH值。pH值标度衡量物质的酸碱度。降低pH值会使组织变得更酸,并暂时削弱维持其结构坚硬的一些电吸引力。
在这个短暂的时间窗口内,组织变得更容易重塑。一旦其pH值恢复正常,这些相互作用就会恢复,组织便能保持其新形态。
研究人员此前曾利用EMR重塑富含软骨的兔耳,并修饰猪的疤痕和皮肤。角膜是一个特别引人注目的目标,因为其精确的曲率决定了眼球聚焦光线的有效性。
铂金“隐形眼镜”塑造角膜
在新的实验中,研究人员制作了专用的铂金“隐形眼镜”,旨在作为所需角膜形状的模具。
他们将镜片放置在浸没于旨在模拟天然泪液的生理盐水中的兔眼球上。由于铂具有导电性,该镜片还起到了电极的作用。当施加微小电势时,它在角膜内部产生了受严格控制的pH值变化。
在大约一分钟内,角膜的曲率发生转变,与铂金镜片的形状相匹配。
这与LASIK手术中激光操作所需的时间大致相当,但实验性的EMR方法无需切口,且有可能使用更简单、更便宜的设备。
早期测试矫正了模拟的近视
研究人员在12只兔眼球上测试了该方法。其中10只被当作患有近视来处理。
在每一只“近视”眼中,EMR都使角膜发生了足以达到预期聚焦能力的改变。从实际角度来看,如果最终能在活体眼球中安全地重现相同的效果,这种光学改变有望改善视力。
重要的是,接受治疗的眼球中的细胞在手术过程中存活了下来。研究人员通过仔细控制pH梯度实现了这一点,使得化学变化足以重塑角膜,同时又不会造成过度损伤。
实验还暗示了另一种可能的用途。
在单独的测试中,研究人员发现EMR可能能够逆转某些由化学物质引起的角膜浑浊——这种病症目前只能通过完整的角膜移植来治疗。
如果该结果在未来的研究中得到证实,该技术可能会在普通视力矫正之外找到应用。
距离取代LASIK还有很长的路要走
尽管结果令人鼓舞,但研究人员强调EMR仍处于非常早期的阶段。
到目前为止,视力矫正实验都是在离体的兔眼球上进行的,而不是在活体动物上。正如黄所描述的,下一个主要步骤是“在详细而精确的动物研究中进行漫长的探索”,包括在活体兔子身上测试该技术。
研究人员还需要确定EMR究竟能矫正哪些类型的屈光不正。这些可能包括近视、远视和散光,散光是一种由角膜或晶状体形状不规则引起的常见病症。
在该方法能够广泛应用于人体测试之前,还需要回答许多其他问题,包括重塑效果随时间的稳定性如何,以及在活体眼中是否会出现重复或长期效应。
目前,由于团队科研资金存在不确定性,研究进展也有所放缓。
“从我们目前的成果到临床应用之间还有很长的路要走。但是,如果我们成功了,这项技术将具有广泛的适用性,成本要低得多,甚至可能是可逆的,”希尔总结道。
该研究由美国国立卫生研究院国家眼科研究所和约翰·斯托弗慈善信托基金资助。