211service.com
Umělá rohovka napodobuje přirozený protějšek
Miliony lidí na celém světě jsou slepé kvůli onemocnění nebo poškození rohovky. V naději, že transplantace rohovky budou dostupnější, navrhli vědci umělou rohovku vyrobenou z polymeru naplněného vodou, který se velmi podobá přirozené rohovce oka. Ve srovnání se stávajícími komerčně dostupnými umělými rohovkami by nový implantát mohl snížit pravděpodobnost infekce a dalších komplikací, které vznikají při operaci.
Jasně vidět: Tato umělá rohovka na bázi hydrogelu vyvinutá výzkumníky ze Stanfordské univerzity obsahuje mikroskopické póry, které byly vzorovány pomocí fotolitografie. Po implantaci do pacienta buňky migrují póry a pomáhají integrovat umělou rohovku s okolní tkání.
Ročně podstoupí ve Spojených státech transplantaci rohovky přibližně 40 000 pacientů. Naprostá většina těchto lidí dostává náhradní rohovku od lidského dárce. Přestože má operace vysokou úspěšnost, zásoba dárcovské tkáně je omezená a čekací listiny mohou být dlouhé. V rozvojovém světě je přístup k dárcovské tkáni ještě obtížnější. A přesto je většina případů rohovkové slepoty v rozvojových zemích, říká Tueng Shen , odborník na rohovku a refrakční chirurgii na University of Washington Medical Center v Seattlu.
K překonání tohoto problému výzkumníci vyvíjejí umělé rohovky za použití syntetických materiálů. Nejúspěšnější z nich je k dnešnímu dni keratoprotéza Dolhman-Doane, která získala schválení od amerického Úřadu pro kontrolu potravin a léčiv v roce 1992 a byla použita u stovek pacientů. Skládá se z tvrdého, čirého plastového jádra obklopeného tkání lidského dárce, které pomáhá přichytit rohovku k oku.
Protože je však implantát náchylný k infekci a dalším komplikacím, musí pacienti doživotně užívat antibiotika. V důsledku toho se umělá rohovka používá pouze jako poslední možnost u pacientů, kteří opakovaně odmítli tkáň přirozeného dárce nebo kteří jinak nejsou způsobilí k takové transplantační operaci.
Místo použití tvrdého plastu chemický inženýr Stanfordské univerzity Curtis Frank a bývalý postgraduální student David Myung vytvořili umělou rohovku na bázi měkkého hydrogelu. Vodou nabobtnalý gel je vyroben ze sítě dvou polymerních sítí. První síť je vyrobena z polyethylenglykolu, druhá z kyseliny polyakrylové. Je to jako vyplnit díry v houbě druhým materiálem, říká Frank. Nemůžete oddělit jedno od druhého. Stávají se nerozlučně propletené.
Výsledný čirý materiál je mechanicky odolný, přestože obsahuje 80 procent vody. Vysoký obsah vody, vysvětluje oftalmolog ze Stanfordu Kryštof Ta , je rozhodující pro umožnění glukóze a dalších živin difundovat přes rohovku a podporovat růst epiteliálních buněk na povrchu implantátu. Myslíme si, že je to důležité pro minimalizaci rizika infekce, říká Ta. V přirozené rohovce je epiteliální vrstva velmi důležitá pro ochranu.
Například jeden typ umělé rohovky, který se v současnosti prodává pod názvem AlphaCor, je také založen na hydrogelu. Přesto tento materiál obsahuje pouze poloviční množství vody než stanfordský implantát. V důsledku toho nemůže podporovat růst epiteliálních buněk, což by podle mnoha výzkumníků mohlo vysvětlit vysokou poruchovost AlphaCor.
Protože je Stanford hydrogel inertní, buňky se k němu normálně nelepí. Takže s pomocí Stanfordského bioinženýra Jennifer Cochranová , vědci vymysleli způsob, jak přivázat kolagen k povrchu umělé rohovky. Kolagen se zase váže na epiteliální buňky. Cochran pracuje na začlenění růstových faktorů a dalších složek přirozeného prostředí buňky do materiálu.
Pomocí fotolitografie může Frankův tým také vytvořit vzory mikroskopických pórů kolem okrajů implantátu. Tímto způsobem, říká, když je rohovka implantována do oka pacienta, buňky migrují póry, ukotví rohovku a pomohou integrovat materiál s nativní tkání. To také sníží počet stehů potřebných k udržení umělé rohovky na místě, říká Frank.
Shen, který nebyl zapojen do Stanfordského úsilí, říká, že vývoj nových umělých rohovek bude důležitý pro řešení kritického zdravotního problému. Zajímá ji však, zda je design těchto nových implantátů vhodný pro použití v rozvojovém světě. Například implantáty na bázi hydrogelu mohou vyžadovat poměrně komplikovanou operaci. To by mohlo být obtížné, pokud jde o školení chirurgů v zahraničí, říká Shen. Obává se také potenciálně vysokých nákladů na materiály, toho, zda je lze aplikovat na velké populace a zda budou vyžadovat mnoho následné péče.
Stanfordská skupina zatím prokázala, že difúze glukózy přes materiál je stejná jako u lidské rohovky, a předběžné studie na králících ukazují, že implantáty mohou podporovat růst epiteliálních buněk. Vědci tvrdí, že do studií na lidských pacientech zbývá ještě několik let.