告别激光手术：更安全、更便宜的视力矫正技术即将问世

西方学院的化学教授迈克尔·希尔（Michael Hill）将在美国化学学会（ACS）秋季会议上展示其团队的研究成果。2025年ACS秋季会议将于8月17日至21日举行，届时将呈现约9,000项涵盖多个科学主题的报告。

人类角膜是位于眼球前部的穹顶状透明结构，它能弯曲周围环境的光线并聚焦到视网膜上，随后信号被传送至大脑并解读为图像。但如果角膜形状异常，就无法正确聚焦光线，导致图像模糊。LASIK手术使用专用激光通过精确切除部分组织来重塑角膜形态。这种常见手术被认为是安全的，但仍存在局限性和风险，且切割角膜会损害眼球的结构完整性。希尔解释说："LASIK只是传统手术的花哨版本。它仍然是在削切组织——只不过用的是激光。"

那么，能否在不进行任何切口的情况下重塑角膜呢？

这正是希尔与合作者布莱恩·黄（Brian Wong）通过电化学重塑（EMR）技术探索的方向。"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黄解释道，"当时我正在研究活体组织作为可塑性材料，结果发现了这种化学改性的完整过程。"

在生物体内，包括角膜在内的许多含胶原组织的形状是由带相反电荷组分间的吸引力维持的。这些组织含有大量水分，因此施加电势会降低组织pH值，使其更偏酸性。通过改变pH值，组织内刚性的吸引力被削弱，从而使形态具备可塑性。当原始pH值恢复时，组织便被锁定在新的形状中。

此前，研究人员已利用EMR技术重塑富含软骨的兔耳，并改变猪的疤痕和皮肤组织。但他们迫切希望探索的另一种富含胶原的组织正是角膜。

本研究中，团队制造了特殊的铂制"隐形眼镜"，为角膜矫正形态提供模板，随后将其覆盖于浸泡在模拟天然泪液生理盐水中的兔眼球表面。当研究人员向镜片施加微小电势时，铂制镜片作为电极可精确改变pH值。约一分钟后，角膜曲率便与镜片形状完全吻合——耗时与LASIK手术相当，但操作步骤更少，设备成本更低，且无需切口。

研究团队在12个独立兔眼球上重复该实验，其中10个被模拟为近视状态。所有"近视"眼球经治疗后均实现了预期的屈光矫正目标，相当于改善了视力。由于研究人员精确控制了pH梯度，眼球细胞在治疗过程中全部存活。此外在其他实验中，团队证实该技术可能逆转部分化学物质导致的角膜混浊——这种病症目前只能通过完整的角膜移植进行治疗。

尽管初步研究结果前景可观，但研究人员强调目前仍处于极早期阶段。黄描述下一步将是"开展细致精准的动物实验长征"，包括在活体兔而非离体眼球上进行测试。他们还计划确定EMR可实现的视力矫正类型，如近视、远视及散光。尽管后续计划已制定，但科研资金的不确定性使研究暂时停滞。"从当前成果到临床应用还有漫漫长路。但若能实现，这项技术将具备广泛适用性、成本显著降低，甚至可能具备可逆性，"希尔总结道。

标题 电化学角膜屈光矫正

摘要 角膜作为透明的、高度有序的解剖结构，承担眼球约2/3的屈光力。角膜基质由正交堆叠的胶原原纤维薄板构成，其分子组成和精确的大分子几何结构可消除背向散射光并维持角膜形态。解剖变异、先天缺陷、创伤及各类病变可改变角膜形状、结构稳定性和透明度，从而影响视力。治疗近视、远视和散光的手术方案包括激光原位角膜磨镶术（LASIK）和屈光性角膜切除术（PRK）。尽管普及度高，但这些手术费用昂贵且会永久性降低角膜的生物力学强度。本文报道我们应用电化学重塑（EMR）技术的探索，该技术基于分子机制，作为激光视力矫正的无消融/无切口替代方案，使用离体兔眼球进行实验。EMR依靠短时电化学脉冲电解组织间质水，质子随后扩散至胶原组织的细胞外基质；基质内固定化阴离子的质子化作用可破坏提供结构完整性的离子键网络。这使得组织能短暂响应机械重塑；后续再平衡至生理pH值可恢复离子基质，从而实现组织的持久形变。光学相干断层扫描（OCT）、二次谐波成像（SHG）及共聚焦显微镜检测表明，EMR在维持底层胶原大分子结构和基质细胞活性的同时，实现了对角膜轮廓的精确调控。

本研究由美国国立卫生研究院国家眼科研究所和约翰·斯塔弗慈善信托基金资助。