忘掉激光手术：更安全、更便宜的视力矫正术即将问世

西方学院化学教授迈克尔·希尔（Michael Hill）将在美国化学学会（ACS）秋季会议上介绍其团队的研究成果。2025年ACS秋季会议将于8月17日至21日举行，届时将展示约9,000项涵盖各科学主题的报告。

人类角膜是位于眼球前部的穹顶状透明结构，它能使周围环境的光线发生折射并将其聚焦到视网膜，再由视网膜将信号传递至大脑形成视觉影像。若角膜形态异常，则无法正确聚焦光线，导致成像模糊。LASIK手术通过专用激光精确切除部分角膜组织来实现角膜重塑。这项常规手术虽被视为安全，但仍存在局限性和风险，切割角膜会损害眼球的结构完整性。希尔解释道："LASIK不过是传统外科手术的改良形式。它依然是在切削组织——只不过使用了激光切削。"

那么能否不以任何切口方式实现角膜重塑？

这正是希尔与合作者布莱恩·黄（Brian Wong）通过机电重塑（EMR）技术探索的方向。"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，"当时我正在研究活体组织作为可塑材料的特性，从而发现了这种化学修饰的全过程。"

在生物体内，包括角膜在内的多种含胶原蛋白组织，其形态均由带相反电荷组分间的引力维持。这些组织富含水分，施加电势会降低组织pH值，使其酸性增强。pH值的改变会削弱组织内部的刚性引力，使其具备可塑性。当原始pH值恢复时，组织即被锁定在新形态中。

此前，研究者已利用EMR技术重塑富含软骨的兔耳，并成功改变猪的疤痕组织与皮肤结构。而他们迫切希望探索的另一种富含胶原蛋白的组织正是角膜。

本研究中，团队设计出特制铂金"隐形眼镜"作为角膜矫正形态的模板，将其覆盖于浸在模拟天然泪液盐溶液中的兔眼球表面。当研究人员向镜片施加微弱电势时，铂金镜片作为电极可精确改变局部pH值。约一分钟后，角膜曲率即与镜片形态吻合——该耗时与LASIK相当，但流程更简化、设备成本更低且无需切口。

研究者在12个独立兔眼球上重复该实验，其中10个按近视模型处理。所有"近视"眼球经治疗后均达到目标聚焦能力，相当于视力获得改善。通过精确控制pH梯度，眼球细胞在治疗过程中保持存活。此外，在其他实验中，团队证实该技术有望逆转化学物质导致的角膜混浊——这种病症目前只能通过全角膜移植治疗。

尽管初步成果显著，研究者强调该技术仍处于早期阶段。黄将其后续计划描述为"开展详尽精准动物研究的漫长征途"，包括在活体兔眼（而非离体眼球）上进行测试。团队还计划确定EMR可实现的视力矫正类型，如近视、远视及散光。虽然后续方案已规划，但科研资金的不确定性使项目暂缓。希尔总结道："从实验室成果到临床应用尚有长路要走。但若能实现，这项技术将具有广泛适用性、显著成本优势，甚至可能具备可逆性。"

标题 角膜电化学折射

摘要 角膜作为透明的精密解剖结构，承担眼球约2/3的折射功能。角膜基质由正交堆叠的胶原纤维薄片层构成，其分子组成与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、创伤及各类病变可能改变角膜形状、结构稳定性和透明度，进而影响视力。治疗近视、远视及散光的外科手段包括激光辅助原位角膜磨镶术（LASIK）与屈光性角膜切除术（PRK）。尽管应用广泛，这些手术费用高昂且会永久性削弱角膜的生物力学强度。本研究报道应用机电重塑（EMR）技术作为基于分子的非消融/非切口替代方案来实现离体兔眼球的激光视力矫正。EMR通过短时电化学脉冲电解间隙水，质子随后扩散至胶原组织细胞外基质；基质内固定阴离子的质子化作用可破坏维持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作用；后续再平衡至生理pH值可恢复离子基质，实现组织形态的持久改变。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可在维持底层大分子胶原结构及基质细胞活性的前提下实现角膜轮廓调控。

本研究获美国国立卫生研究院国家眼科研究所及约翰·斯托弗慈善信托基金资助。