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人工眼角膜能否化解供体短缺困局

来源:中国科学报2021-03-02 09:06

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  近日,以色列的一名 78 岁盲人贾马尔·弗拉尼通过植入人工角膜重获视力,终结了他长达十年的“黑暗世界”。此举引起了业内的广泛关注,甚至有媒体将其称为“世界首例人工眼角膜移植成功手术”。

  据悉,此次手术中的人工角膜名为CorNeat,它采用百分百合成的非降解多孔材料制成,是有史以来第一个直接植入眼壁、且无需供体组织的植入物,可替换引起严重视力下降的受损角膜。

  “它从材料选择和技术设计上都是很先进的,从目前的临床数据来看,病人术后的效果也很好,但仍然需要长时间的观察,才能最终确定效果。”中山大学中山眼科中心角膜病科主任医师黄挺告诉《中国科学报》。

  移植是唯一有效的治疗方法

  角膜就是我们俗称的“黑眼珠”,位于眼球的正前方,形似圆球体的一部分。“它就像照相机的镜头,可以保证外界光线毫无障碍地通过,穿过瞳孔,到达眼底,获得清晰的成像。”北京协和医院眼科主任医师赵家良在接受《中国科学报》采访时表示,在遭受外伤时,角膜总是首当其冲,易受到不同程度的伤害,发生破裂;或发生感染,导致混浊,造成视力下降或失明。

  2009年~2012年,在中国工程院重点咨询研究项目《中国感染性角膜病社会危害和干预策略研究》资助下,中国工程院院士谢立信组织了全国10个省区市(共抽样191242人)的感染性角膜病流行病学调查结果显示:我国角膜病患病率为2.49%,以第六次全国人口普查约13亿人口推算,我国有角膜病患者3237万人。其中角膜盲症的患者约为330万,并且每年按照10~15万的速度增长。

  东京医科齿科大学讲师张永巍博士告诉《中国科学报》,引发角膜盲症的主要原因是感染和外伤,多发生于生活卫生环境较差的地区和收入相对较低的人群,比如,中国的偏远农村,东南亚、非洲等地方都是角膜盲症高发地区。

  目前,根据不同的角膜疾病采用多种治疗方式。“但是因角膜疾病引起的角膜盲症的治疗,唯一有效的治疗方法就是角膜移植。”赵家良说,80%的人可以通过角膜移植重见光明。

  但因供体角膜缺乏,我国每年角膜移植手术仅有不到8000例。而美国每年角膜移植手术高达4.5万例。

  北京同仁医院眼角膜科主任医师潘志强此前曾表示,北京同仁医院每年登记需要做角膜移植的患者大约在1000例左右,但能够得到捐献角膜的患者仅有100余例,其余患者手术要靠国内外兄弟眼库支援或调剂角膜。

  只是多国临床试验的第一步

  为了解决供体角膜缺乏的问题,科学家将视线转向组织工程学角膜(生物工程角膜)、人工角膜的研发。

  其中,脱细胞化猪角膜是组织工程学角膜的典型代表,即把猪角膜基质经脱细胞等处理后制成的,以代替人类的组织从而解决供体不足的问题。并且,脱细胞角膜可以与人体组织很好地融合在一起,实现自己的组织一体化,在外观上完全分辨不出来哪里是移植角膜,哪里是原生角膜。

  “不过,它只用于部分板层角膜移植,不能用于全层角膜混浊。”黄挺说,目前,我国已经完成医疗器械注册的“优得清”“艾欣瞳”都属于生物工程角膜。

  在美国,两种人工角膜Dohlman-Doane (波士顿人工角膜)和AlphaCor 人工角膜获得美国食品药品监督管理局批准并应用于临床。

  张永巍表示,这两款人工角膜拥有传统的人工角膜骨架结构——由用于透光的核心部分和用于固定的群体部分构成,通常用于反复移植角膜失败,或被认为进行角膜移植会有高风险等情况时使用。

  而此次,以色列科学家开发的CorNeat人工角膜是通过静电纺丝技术使用纳米纤维模拟细胞外基质结构制成了裙体部分,这样的裙体部分有较高的生体适合性,与人体相似的细胞外基质结构有利于受体细胞的进入和着床,并且还采用了与巩膜固定的方式增加了人工角膜的固定力。

  “CorNeat人工角膜手术操作简单,整个过程只需要不到一个小时,患者第二天就可以阅读确实是一个惊喜。”张永巍说,与波士顿人工角膜和AlphaCor人工角膜相比,CorNeat人工角膜在美学上还有很大的进步。

  据了解,CorNeat人工角膜具体手术步骤为,先将结膜从巩膜分离,形成一个口袋;然后取下患者的角膜,并沿眼睛边缘和巩膜置入细丝;借助缝线植入 KPro;植入后,将结膜缝合回到巩膜。

  “这只是多国临床试验的第一步。”该人工角膜设计公司CorNeat Vision 的联合创始人 Almog Aley-Raz 在声明中指出。

  此外,张永巍还指出,CorNeat人工角膜所使用的静电纺丝技术并不是一个全新的技术在生物材料中的应用。“所以尽管用于核心的光学部分的材料没有明确公开,但是我们认为,与其说这是一个全新的技术,不如说是一个新的进步或者是新的组合(技术/材料)更为贴切。”

  期待更优的生物材料

  不过,黄挺指出,所有人工角膜都有一个问题,就是远期可能出现人工角膜与病人角膜接口处漏水,甚至角膜脱离。

  “虽然CorNeat人工角膜可以用于全层移植,并具有带有高度生物相容性的材料,理论上它的确是一项理想的人工角膜产品,但仍然需要时间观察长期效果。”黄挺说。

  张永巍也表示,因材料和构造的因素影响,一般的人工角膜无法正确的检测眼压,容易引发青光眼或加重原发性青光眼,“CorNeat人工角膜是否解决了这一问题也有待考证”。

  谈到未来人工角膜的研究,黄挺建议,应该研究一些与人体组织相容性高度一致或相同的人工材料,完全解决手术后的组织愈合问题,避免创口漏水、人工角膜脱出。

  “我们还应该开发出可以确保长期稳定、安全使用的角膜制作技术,使人工角膜能够终身使用。此外,结合电子通信技术的发展制备出多功能性人工角膜,也是一个研究的热点。”张永巍表示。(张思玮)

[ 责编:赵清建 ]
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