【科普】听说角膜也能人工制造了?

2022-03-24

你知道对于我们眼睛各个结构而言,

最重要的是哪两个字吗?

答案是“透明”

为什么是这两个字呢?


因为,我们眼睛最前端的角膜是透明的,晶状体是透明的,玻璃体等屈光介质都是透明的,这样外界光线才能顺利进入到眼内,到达视网膜上。


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如果角膜出现了问题,变得混浊或不透明,光线就不能正常透过角膜、穿过瞳孔进而到达眼底视网膜,人眼也就看不到清晰的图像,甚至完全失明。


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角膜移植是许多角膜疾病患者重获光明的唯一途径。有关角膜移植的详细知识可以看我们往期的推文→一图读懂|角膜移植


但是,我国角膜供体明显短缺,那么捐献的角膜不够怎么办呢?


这就需要本期推文的主角——人工角膜登场了!



简单地说,人工角膜就是人造的角膜,或者拿其他生物材料改造成角膜形状和光学特性的物体。


专业地说,人工角膜指用人工合成材料或生物材料制成的一种特殊屈光装置,用以替代病变后阻碍眼光学通路的浑浊角膜,使患者获得一定的视力。


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人工角膜分为人工材料角膜与生物活性角膜。


人工角膜主要材料是聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA),你可以理解为一种超薄特制的透明塑料片。


目前全球范围里常用于临床的人工材料角膜主要有波士顿型人工角膜、骨齿型人工角膜、AlphaCor型人工角膜、MICOF型人工角膜、CorNeat型人工角膜。


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(波士顿型人工角膜示意图)


生物活性角膜主要使用组织工程材料,现有研究使用羊膜做载体支架及使用脱细胞猪角膜作为角膜基质等。


有关于猪角膜的内容我们下期会介绍,羊膜移植的内容,可点击链接阅读→咩?胎盘上的羊膜还能移植到眼睛上?


现在还有一种3D打印的角膜,英国纽卡斯尔大学的组织工程师Che Connon教授将角膜干细胞与海藻酸盐和胶原蛋白混合在一起,作为打印的“墨水”,结合扫描病人的眼睛获得数据,10分钟打印出大小和形状合适的眼角膜。

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只不过这种3D打印的角膜还没有用于移植,其安全性和临床适应性有待验证。


波士顿Ⅰ型人工角膜


目前临床上最常用的人工角膜是波士顿Ⅰ型人工角膜(BKProⅠ),已有包括美国、欧洲等十几个国家应用,是使用较广泛的人工角膜之一,也是本文关注的重点。


查看植入波士顿Ⅰ型人工角膜前后对比图↓


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问:什么情况下适合使用人工角膜?


总体来说,人工角膜适用于多次角膜移植失败的患者,以及反复发生移植排斥的患者,不适合使用传统的人供体角膜移植的患者也可以尝试使用人工角膜移植。


查看具体适应症:

①多次角膜移植失败和反复发生移植排斥的患者

②角膜发生严重新生血管、出现角膜缘干细胞衰竭等可以预见移植失败的患者

③无虹膜眼

④疱疹性角膜炎BKPro失败的情况下重复进行


Tip1:接受BKPro移植的患者需要按时吃药、定期复查,以预防并发症,做不到这点的患者可能就不适合这种手术哦。


问:人工角膜长什么样?


BKpro是一个“领扣”型装置,安装的过程类似于螺栓连接的方式。

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你可以理解为螺栓、螺母把角膜移植物“夹在”中间。


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(波士顿人工角膜示意图)


BKPro的前部和背板两者拧在一起,再加上钛卡环稳定,就可以将中间的角膜移植物牢固固定。


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(两种波士顿人工角膜实物图(a)BKProⅠ (b)BKProⅡ)


查看人工角膜的选材与结构解析:


从植入后的图片中我们可以知道,前板正对瞳孔部位,是整个装置的核心——透光区,其材料选用就至关重要,上文已提到过,目前前部和背板由PMMA制成,这是一种经得起时间考验的生物惰性透明材料,与其他材料相比更为稳定与可靠。


人工角膜的背板上有很多小孔,这些孔有利于房水的流动,利于植入的组织可以更好地长期存活,同时也降低了房水循环障碍造成青光眼等并发症的风险。


BKProⅡ与BKProⅠ有什么区别呢?

BKProⅡ的纵轴更长,多出来的这部分是一个2毫米长的前小节,能穿透皮肤或者存在于眼睑之间。通过这样类似眼睑成形术的装置,可以保护组织免于干燥,提高安全性并且降低组织融化的速率。


那么还有一个问题?每个人的眼睛大小不一样,眼轴长短也不一样,可以使用同样的装置吗?

那事实上从光学的角度而言,这两种类型的设备都具有一定的屈光度范围,可以根据患者眼睛的大致轴向长度进行定制和选择。


问:人工角膜移植效果怎样?


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许多研究报告了 BKPro I 植入的良好短期结果,在 2 年的随访中平均角膜保留率为 80%,超过 70% 的眼睛视力达到0.1(可以看到我们标准视力表上的第一排)或更好的视力。


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随着时间的推移,可能会出现组织坏死和融化、炎症、青光眼。


波士顿型人工角膜不能完全与身体融合,因此永远存在感染的风险。所以接受人工角膜移植之后,基本上终身需要滴用预防感染的抗生素眼药水以及佩戴保护型隐形眼镜。


今年1月初,以色列拉宾医疗中心眼科成功完成了全球首例CorNeat人工角膜移植,这种新型人工角膜由100%的合成、不可降解的多孔材料构成,据称可以较少引发不良的免疫系统反应。


为了应对这些风险,有什么新研究可以解决这些问题吗?关注我们,回复“移植风险”进一步了解哦!


波士顿型人工角膜目前也需要角膜供体,并不能代替捐献的人工角膜,在现有的角膜供体量远小于需求量的情况下,人工角膜的问世无疑是医学史上的一个进步,也将是角膜移植的发展趋势,它既可以解决部分角膜盲人群对角膜的需求,又对传统的人供体角膜移植的适应证有了补充。期待人工角膜能为更多角膜盲患者带来重见光明的希望!