静电纺丝新应用，人工角膜唤光明

目录

1.何为角膜

2.人工角膜及其发展现状

3.Kpro角膜与静电纺丝技术

4.机遇与挑战

1.何为角膜

角膜是眼球壁外层前部的圆形透明部分，保护着眼球的前端（如图一）。在遭受外伤或细菌感染时，角膜总是首当其冲，疼痛瘙痒，严重的会破裂、变浊（如图二），造成视力下降甚至失明（角膜盲症）。目前，因角膜疾病引起的角膜盲症，唯一有效的治疗方法就是角膜移植（如图三）。但现如今国内角膜需求量大却缺乏供体角膜（即角膜捐献人少）。据中国工程院2009至2012年的感染性角膜病流行病学调查结果显示，中国角膜病患病率为2.49%，其中角膜盲患者约占三分之一，且患病人数每年以10万到15万的速度增长。而由于自然供体角膜的缺乏，中国每年角膜移植手术仅有不到8000例。

2. 人工角膜及其发展现状

为解决供体角膜缺乏问题，科学家将视线转向人工角膜的研发。在美国，获得食品药品监督管理局批准并应用于临床的只有波士顿人工角膜和AlphaCor人工角膜两种。这两款人工角膜由于采用传统的人工角膜骨架结构（如图四）所示（由用于透光的核心部分和用于固定的裙边支架部分构成）和聚甲基丙烯酸羟乙酯(PHEMA）、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA）、硅凝胶、陶瓷、氟碳聚合物等材料，其外观和生物相容性一直都为人诟病。

图4 人工角膜骨架结构

3.Kpro角膜与静电纺丝技术

而此次，以色列科学家开发的KPro人工角膜采用非降解多孔材料制成，其中裙边采用能被成纤维细胞和胶原蛋白渗透的材料，生物相容性极好。据Engadget、DeepTech等多家媒体杂志的报导，CorNeat Visio公司利用了细胞技术和静电纺丝技术，使得人工角膜KPro 能通过模仿细胞和亚细胞的结构和功能，来刺激细胞的生长以及和周围组织的完全融合。术后几周患者眼内可生成大量成纤维细胞和胶原原纤维，从而实现角膜裙边与眼球壁的完全融合，这时 KPro 将永远是患者眼睛的一部分，并且它不会携带包括新冠病毒在内的任何传染源。对于这种材料的好处，DeepTech杂志曾报导：“纤维细胞和胶原蛋白在促进组织修复、伤口愈合和功能再生方面发挥着重要作用。裙边采用多孔材料，免疫细胞、纤维细胞和胶原蛋白可通过这些通道穿行，进行更合理的分布，有效的减少炎症等免疫反应，使人工角膜可以更好地生物组织融合，提高稳定性和可靠性”。

更值得惊喜的是，KPro人工角膜手术操作简单，整个过程不到1个小时，患者第二天就可以阅读，且在外观上优于波士顿人工角膜和AlphaCor人工角膜（如图5所示）。

图5 KPro人工角膜与传统人工角膜上眼外观对比

此外，小编在对该产品的调研过程中，找到了CorNeat Visio公司在人工角膜制备中涉及静电纺丝技术的专利：

【1】Keratoprosthesis and uses thereof 节选片段： “In another embodiment , said at least one porous biocompatible layer is formed by electrospinning process .” “The fibers produced using electrospinning processes have increased surface area to volume ratio .” “Fabrication of highly porous fibers may be achieved by electrospinning the jet directly into a cryogenic liquid .” 【2】A synthetic ophthalmic graft patch

【3】Keratoprosthesis devices and kits and surgical methods of their use

4.机遇与挑战

不过，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KPro人工角膜可以用于全层移植，并使用了高度生物相容性的材料，但仍然需要时间观察长期效果。因材料和构造因素的影响，一般的人工角膜无法正确检测眼压，容易引发青光眼或加重原发性青光眼，KPro人工角膜是否解决了这一问题也有待考证。但从本次手术的成果和影响力来看，静电纺丝技术的加入可以称得上是对人工角膜领域发展的巨大助力。也期待静电纺丝技术今后能在更多行业发光发热，为更多产业创造价值！

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