اصلاح بینایی با جریان ملایم برق!

قرنیه یک ساختار آناتومیکی شفاف و بسیار سازمان‌ یافته است که بیشتر قدرت انکساری چشم را تأمین می‌ کند و به عنوان یک پنجره شفاف عمل می‌ کند و به تمرکز نور ورودی کمک می‌ کند. این سطح از الیاف کلاژن فشرده ساخته شده و به گونه‌ ای طراحی شده است که قوی و صاف باشد. وقتی نور وارد چشم می‌ شود، قرنیه اولین عدسی است که به آن برخورد می‌ کند و در اینجاست که بیشتر خمیدگی نور (انکسار) رخ می‌ دهد تا نور را روی شبکیه در پشت چشم متمرکز کند. تغییرات طبیعی، نقص‌ های مادرزادی، تروما و آسیب‌ شناسی‌ های مختلف می‌ توانند شکل، پایداری ساختاری و شفافیت قرنیه را تغییر دهند و منجر به اختلال در بینایی شوند. چشم زمانی دچار مشکلات بینایی از جمله نزدیک‌ بینی، دوربینی و آستیگماتیسم و سایر بیماری‌ ها می‌ شود که انحنای قرنیه تغییر کند، یعنی خیلی شیب‌ دار، خیلی صاف یا خیلی ناهموار شود. در ایالات متحده، نزدیک‌ بینی و نزدیک‌ بینی بالا بیش از 40٪ از جمعیت را تحت تأثیر قرار می‌ دهد. مداخله جراحی برای درمان عیوب انکساری رایج (یعنی نزدیک‌ بینی، دوربینی و آستیگماتیسم) معمولاً شامل اصلاح انحنای قرنیه با برداشتن فیزیکی بافت قرنیه است، به عنوان مثال، کراتومیلوزیس درجا با کمک لیزر (LASIK) و کراتکتومی فتورفراکتیو (PRK). از لیزر برای تغییر شکل قرنیه استفاده می‌ شود و این عمل به نور اجازه می‌ دهد تا به درستی روی شبکیه متمرکز شود. در حالی که برای کسانی که برای درمان مناسب هستند، لیزیک میزان موفقیت بالایی دارد. حدود ۹۵٪ از بیماران تنها چند روز پس از بهبودی از جراحی، عینک خود را کنار می‌ گذارند. این روش گران و تهاجمی است و برش قرنیه، یکپارچگی ساختاری چشم را تغییر می‌ دهد. درواقع لیزیک فقط یک روش فانتزی برای انجام جراحی سنتی است. این روش همچنان بافت را تراش می‌ دهد. نکته قابل توجه این است که هر دوی این روش‌ ها به طور دائم قدرت بیومکانیکی قرنیه را کاهش می‌ دهند و خطر بالقوه اکتازی پس از درمان ناشی از ساختار ضعیف قرنیه را افزایش می‌ دهند. سایر عوارض جانبی احتمالی شامل خیرگی بیش از حد و «هاله‌ ها» مرتبط با کاهش حدت بینایی در شب است. درمان‌ های غیرجراحی نیز دارای معایب قابل توجهی هستند. به عنوان مثال، ارتوکراتولوژی با قالب‌ گیری سطح قرنیه از طریق لنزهای تماسی سخت که در شب استفاده می‌ شوند، به طور موقت قدرت انکساری چشم را تغییر می‌ دهد. معایب این استراتژی شامل یک دوره درمان طولانی (معمولاً چند هفته) برای دستیابی به حدت بینایی نزدیک به امتروپیک؛ نیاز به نصب شبانه لنزهای «نگهدارنده» برای جلوگیری از عود شکل؛ و افزایش خطرات کراتیت باکتریایی، تک یاخته‌ ای و هرپسی است.

حال تصور کنید که بینایی خود را در کمتر از یک دقیقه اصلاح کنید! بدون لیزر، تیغه یا درد. دانشمندان یک تکنیک جدید و غیرتهاجمی توسعه داده‌ اند که قرنیه را تنها با استفاده از یک جریان الکتریکی خفیف و تغییر pH موقت تغییر شکل می‌ دهد. در آزمایش‌ های اولیه، این روش، نزدیک‌ بینی را بدون نیاز به جراحی سنتی معکوس کرد. و این می‌ تواند رادیکال‌ ترین پیشرفت در فناوری اصلاح بینایی از زمان لیزیک باشد. این روش نوظهور که می‌ تواند قرنیه را از طریق پتانسیل الکتریکی خفیف، که به عنوان تغییر شکل الکترومکانیکی (EMR) شناخته می‌ شود، تغییر شکل دهد، به تفصیل شرح داده شده است. 

آنچه پیشنهاد می‌ شود، کار با ترکیب قرنیه برای تغییر شکل گنبد بدون حذف هیچ ماده‌ ای از آن است. قرنیه که عمدتاً از کلاژن ساخته شده است، به لطف چیدمان مولکول‌ ها و پروتئین‌ های باردار، شکل خود را حفظ می‌ کند. محققان کشف کردند که با اعمال یک جریان الکتریکی سطح پایین از طریق یک الکترود «لنز تماسی» پلاتینی با طراحی ویژه، می‌ توانند pH بافت را تغییر دهند و اسیدیته EMR از پالس‌ های الکتریکی کوچک برای تجزیه آب در سطح بافت به هیدروژن و اکسیژن استفاده می‌ کند و پروتون‌ هایی را آزاد می‌ کند که در بخشی از بافت قرنیه پخش می‌ شوند که به آن یکپارچگی ساختاری، توانایی هیدراتاسیون و سایر خواص مکانیکی می‌ دهد. هنگامی که پروتون‌ ها در سراسر سطح قرنیه پخش می‌ شوند، پیوندهای شیمیایی که الیاف کلاژن را در جای خود نگه می‌ دارند را مختل می‌ کنند و همچنین pH بافت قرنیه را تغییر می‌ دهند. بافت قرنیه را افزایش دهند، که آن را به اندازه کافی انعطاف‌ پذیر می‌ کند تا تغییر شکل دهد، مانند قرار دادن چیزی در قالب. در این مورد، قالب، لنز پلاتینی است. سپس، هنگامی که جریان متوقف می‌ شود و pH به حالت عادی بر می‌ گردد،  این لحظه‌ ای است که قرنیه قابل قالب‌ گیری می‌ شود. هنگامی که با یک قالب فلزی مانند لنز تماسی شکل داده می‌ شود، با خاموش شدن پالس‌ های الکتریکی، به شکل جدید "قفل" می‌ شود و پاسخ فیزیولوژیکی طبیعی بدن، pH قرنیه را به مقدار طبیعی خود بازمی‌ گرداند. کل این فرآیند حدود یک دقیقه طول می‌ کشد، نیازی به برش یا برداشتن بافت ندارد و تاکنون هیچ آسیب ساختاری یا مرگ سلولی در نمونه‌ های آزمایش شده نشان نداده است. و محققان معتقدند که EMR می‌ تواند جایگزین جراحی لیزیک شود. این فرآیند همچنین نویدبخش معکوس کردن کدورت قرنیه ناشی از مواد شیمیایی بود، وضعیتی که فقط با پیوند کامل قابل درمان است.

برایان وانگ، استاد و جراح دانشگاه کالیفرنیا، ایروین، گفت: «کل این اثر به طور تصادفی کشف شد.» «من به بافت‌ های زنده به عنوان موادی قابل قالب‌ گیری نگاه می‌ کردم و کل این فرآیند اصلاح شیمیایی را کشف کردم.» در این مطالعه، محققان فرآیند EMR را روی ۱۲ چشم خرگوش جداگانه آزمایش کردند و ۱۰ عدد از آنها را برای تقلید از اثر اصلاحی مورد نیاز برای نزدیک‌ بینی تغییر شکل دادند. پس از مدت کوتاهی قرار گرفتن در معرض جریان، هر قرنیه با شکل تعبیه شده در «لنز» الکترود مطابقت پیدا کرد و اندازه‌گیری‌ های اولیه، اصلاح موفقیت‌ آمیز قرنیه را - بدون برش، لیزر یا ضربه به چشم - نشان داد. در حالی که EMR هنوز در مراحل اولیه توسعه خود است و آزمایش‌ های محدودی - روی چشم‌ های جدا شده، نه مدل‌ های زنده - داشته است، وانگ افزود که مرحله بعدی «راه طولانی مطالعات حیوانی دقیق و جزئی» است. این تیم همچنین مشخص خواهد کرد که چه نوع اصلاح قرنیه با EMR امکان‌ پذیر است. پیش از این، محققان از EMR برای تغییر شکل گوش‌ های خرگوش غنی از غضروف و همچنین تغییر جای زخم‌ ها و پوست در خوک‌ ها استفاده می‌ کردند. اما یکی از بافت‌ های غنی از کلاژن که مشتاق کشف آن بودند، قرنیه بود. اگرچه EMR مزایایی دارد (مثلاً بدون برش، تجهیزات ساده‌ تر، هزینه کمتر)، اما هنوز در مراحل اولیه است و بین آنچه انجام شده و کلینیک [استفاده تجاری] راه درازی وجود دارد. محققان قصد دارند مطالعات دقیق و حیوانی زنده را برای بررسی پتانسیل کامل آن در مدیریت عیوب انکساری مانند نزدیک‌ بینی، دوربینی و آستیگماتیسم آغاز کنند. با این حال، پیشرفت به دلیل عدم قطعیت در بودجه علمی محدود است.