Исследователи разрабатывают футуристическую альтернативу LASIK, которая изменяет форму глаза без использования лазеров и разрезов. С помощью слабых электрических импульсов и платиновых контактных линз они временно размягчают роговицу, позволяя придать ей новую форму. Первые испытания на глазах кроликов успешно скорректировали близорукость примерно за минуту, сохранив при этом структуру глаза.
Исследователи из Оксидентал-колледжа и Калифорнийского университета в Ирвайне разрабатывают экспериментальную методику, называемую электромеханической коррекцией формы (ЭМР). Вместо удаления ткани, как при LASIK, этот метод временно размягчает роговицу, позволяя мягко придать ей новую форму.
Первые испытания на глазах кроликов показывают, что эта технология в будущем может стать более дешевой и менее инвазивной альтернативой традиционной лазерной коррекции зрения.
Как LASIK меняет зрение
Роговица — это прозрачная куполообразная поверхность в передней части глаза. Она преломляет входящий свет и помогает фокусировать изображения на сетчатке. Когда роговица слишком крутая, слишком плоская или имеет неправильную форму, зрение становится размытым.
LASIK исправляет эти проблемы, используя лазеры для удаления крошечных участков роговичной ткани и перманентного изменения формы глаза. Хотя эта процедура широко используется и в целом считается безопасной, иногда она может приводить к осложнениям, включая сухость глаз, блики, ореолы и ослабление структуры роговицы.
Майкл Хилл, профессор химии в колледже Оксидентал, говорит, что основная концепция LASIK по-прежнему сводится к удалению тканей.
«LASIK — это всего лишь усовершенствованный способ проведения традиционной хирургии. Это по-прежнему обработка тканей — просто с помощью лазера».
Это ограничение побудило исследователей искать способ изменить форму роговицы без каких-либо разрезов.
Открытие, совершенное случайно.
Идея, лежащая в основе ЭМР, неожиданно возникла в ходе предыдущих экспериментов с хрящами и другими тканями, богатыми коллагеном.
«Весь этот эффект был обнаружен случайно», — объясняет Брайан Вонг, профессор и хирург Калифорнийского университета в Ирвайне. «Я изучал живые ткани как податливые материалы и открыл для себя весь этот процесс химической модификации».
Богатые коллагеном ткани по всему телу, включая роговицу, сохраняют свою форму благодаря сетям заряженных молекул, которые удерживают структуру вместе. Поскольку эти ткани содержат большое количество воды, ученые обнаружили, что приложение слабого электрического тока может временно изменить уровень кислотности ткани, или pH.
По мере изменения pH молекулярные связи, удерживающие ткань в жестком состоянии, начинают ослабевать. Это на короткое время делает ткань достаточно гибкой, чтобы она могла изменить свою форму. Как только pH возвращается к норме, ткань снова затвердевает и фиксируется в своей новой форме.
Ранее исследователи тестировали ЭМР на хряще уха кролика, коже свиньи и рубцовой ткани. Роговица стала одной из наиболее перспективных мишеней, поскольку даже небольшие изменения ее кривизны могут значительно улучшить зрение.
Изменение формы глаза с помощью электричества
Для проверки методики команда создала специальные платиновые «контактные линзы», форма которых соответствовала желаемой кривизне роговицы. Глаза кроликов помещали в физиологический раствор, имитирующий естественные слезы, а платиновая линза служила электродом.
Когда исследователи приложили небольшой электрический потенциал, роговица постепенно размягчилась и приняла форму хрусталика. Весь процесс занял примерно одну минуту, что сопоставимо со временем, необходимым для самой операции LASIK, но без разрезания тканей и использования дорогостоящих лазерных систем.
Команда протестировала процедуру на 12 глазных яблоках кроликов. Десять из них подверглись обработке для имитации коррекции миопии, также известной как близорукость. В этих глазах роговица успешно достигла желаемой фокусирующей способности, что соответствовало улучшению зрения.
Важно отметить, что клетки в ткани оставались живыми, поскольку исследователи тщательно контролировали изменения pH во время лечения.
Исследователи также сообщили о еще одной интригующей возможности. В отдельных экспериментах тот же метод, по-видимому, способен обратить вспять некоторые формы химического помутнения роговицы. Сегодня сильное помутнение роговицы часто требует полной пересадки роговицы.
Почему исследователи в восторге от электронных медицинских карт
Ученые утверждают, что EMR потенциально может позволить избежать некоторых основных недостатков, связанных с LASIK и аналогичными процедурами, такими как PRK. Поскольку этот метод не удаляет роговичную ткань, он может сохранить большую часть естественной структурной прочности глаза.
Лабораторные исследования с использованием оптической когерентной томографии (ОКТ), конфокальной микроскопии и микроскопии с генерацией второй гармоники также показали, что коллагеновая структура роговицы оставалась в значительной степени неповрежденной после лечения. В ходе ранних экспериментов исследователи не выявили существенной потери прозрачности или явного повреждения тканей.
Более поздние отчеты и инженерные обновления продолжают совершенствовать технологию. В настоящее время ученые разрабатывают усовершенствованные контактные линзы с электродами, способные отслеживать форму, увлажнение и прозрачность роговицы во время лечения. Исследователи также изучают возможность адаптации ЭМР для лечения не только близорукости, но и дальнозоркости, астигматизма, а также для некоторых реконструктивных процедур с использованием тканей, богатых хрящевой тканью.
Некоторые ученые считают, что этот подход в конечном итоге может стать гораздо менее затратным, чем хирургия с использованием лазера, поскольку он может не требовать больших и сложных лазерных систем.
