Команда из Швеции, Ирана и Индии разработала новый способ производства искусственных роговиц из очищенного побочного продукта пищевой промышленности. Исследователей возглавил Мердад Рафат в LinkoCare Life Sciences и Линчёпингском университете. Они показали, что их имплантаты были прочными и устойчивыми к деградации и могли полностью восстановить зрение пациентов с помощью минимально инвазивной хирургии.
Роговица представляет собой прозрачный куполообразный слой в передней части глаза, отвечающий за фокусировку входящего света через зрачок. Когда его структура повреждается или заболевает, потеря прозрачности и преломляющих способностей часто приводит к слепоте.
По оценкам, в настоящее время эти дефекты затрагивают около 12.7 миллионов человек во всем мире. Каждый год возникает один миллион новых случаев, и они непропорционально поражают людей в странах с низким и средним уровнем дохода. Хотя эти состояния можно лечить с помощью трансплантации, в настоящее время на каждые 70 пациентов, которые в ней нуждаются, приходится только одна роговица, что создает острую потребность в улучшении доступа.
Жесткие, прозрачные конструкции
Роговицы в основном состоят из коллагена. Это белок, состоящий из прочных молекулярных волокон, каждое из которых имеет диаметр около 100 нм. Образуя прочные химические связи или «поперечные связи» с соседними волокнами, они плотно упаковываются друг в друга, образуя жесткие прозрачные структуры.
В одном из предыдущих исследований команда Рафата стремилась воссоздать эти поперечные связи с использованием рыхлого человеческого коллагена. Однако этот подход имеет недостатки. Имплантаты можно было производить только в небольших количествах, они были механически слабыми, быстро разрушались и могли быть имплантированы только с помощью инвазивной хирургии, заживление которой занимало много времени.
В своем последнем исследовании исследователи устранили эти ограничения, используя медицинский коллаген, полученный из кожи свиньи: очищенный побочный продукт пищевой промышленности. Чтобы обработать этот рыхлый коллаген, они использовали комбинацию химических и фотохимических методов, чтобы установить прочные поперечные связи между волокнами.
Сильный и стабильный
Их подход улучшил прочность, стабильность и устойчивость материала к деградации, не жертвуя при этом его способностью пропускать и преломлять видимый свет. Это означало, что их искусственные роговицы можно было хранить до двух лет перед имплантацией. Это дает достаточно времени для транспортировки роговицы в менее развитые регионы, где потребность часто выше. Более того, имплантат можно вставить в существующую роговицу пациента через небольшой разрез, что делает процедуру гораздо менее инвазивной.
Липкий биоматериал может восстанавливать повреждения роговицы у пациентов
После первоначальных испытаний метод был реализован хирургами из Ирана и Индии, которые имплантировали обработанный коллаген в глаза 20 пациентам с больной или поврежденной роговицей. В течение следующих двух лет ни один пациент не сообщил о побочных эффектах операции. Мало того, что имплантаты были легко приняты их телами, они также восстановили нормальную толщину и кривизну роговицы.
Через два года все 14 пациентов, полностью ослепших до операции, полностью выздоровели, а трое даже обрели идеальное зрение 20/20. Основываясь на этом успехе, команда Рафата надеется, что новый подход может привести к прорыву в методах лечения многих людей, остро нуждающихся в новых роговицах, и вернуть зрение миллионам людей в развивающихся странах.
Исследование описано в Nature Biotechnology.
