目錄
1.何為角膜
2.人工角膜及其發展現狀
3.Kpro角膜與靜電紡絲技術
4.機遇與挑戰
1.何為角膜
角膜是眼球壁外層前部的圓形透明部分，保護著眼球的前端（如圖一）。在遭受外傷或細菌感染時，角膜總是首當其沖，疼痛瘙癢，嚴重的會破裂、變濁（如圖二），造成視力下降甚至失明（角膜盲癥）。目前，因角膜疾病引起的角膜盲癥，唯一有效的治療方法就是角膜移植（如圖三）。但現如今國內角膜需求量大卻缺乏供體角膜（即角膜捐獻人少）。據中國工程院2009至2012年的感染性角膜病流行病學調查結果顯示，中國角膜病患病率為2.49%，其中角膜盲患者約占三分之一，且患病人數每年以10萬到15萬的速度增長。而由于自然供體角膜的缺乏，中國每年角膜移植手術僅有不到8000例。
2. 人工角膜及其發展現狀
為解決供體角膜缺乏問題，科學家將視線轉向人工角膜的研發。在美國，獲得食品藥品監督管理局批準并應用于臨床的只有波士頓人工角膜和AlphaCor人工角膜兩種。這兩款人工角膜由于采用傳統的人工角膜骨架結構（如圖四）所示（由用于透光的核心部分和用于固定的裙邊支架部分構成）和聚甲基丙烯酸羥乙酯(PHEMA）、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA）、硅凝膠、陶瓷、氟碳聚合物等材料，其外觀和生物相容性一直都為人詬病。
圖4 人工角膜骨架結構
3.Kpro角膜與靜電紡絲技術
而此次，以色列科學家開發的KPro人工角膜采用非降解多孔材料制成，其中裙邊采用能被成纖維細胞和膠原蛋白滲透的材料，生物相容性極好。據Engadget、DeepTech等多家媒體雜志的報導，CorNeat Visio公司利用了細胞技術和靜電紡絲技術，使得人工角膜KPro 能通過模仿細胞和亞細胞的結構和功能，來刺激細胞的生長以及和周圍組織的完全融合。術后幾周患者眼內可生成大量成纖維細胞和膠原原纖維，從而實現角膜裙邊與眼球壁的完全融合，這時 KPro 將永遠是患者眼睛的一部分，并且它不會攜帶包括新冠病毒在內的任何傳染源。對于這種材料的好處，DeepTech雜志曾報導：“纖維細胞和膠原蛋白在促進組織修復、傷口愈合和功能再生方面發揮著重要作用。裙邊采用多孔材料，免疫細胞、纖維細胞和膠原蛋白可通過這些通道穿行，進行更合理的分布，有效的減少炎癥等免疫反應，使人工角膜可以更好地生物組織融合，提高穩定性和可靠性”。
更值得驚喜的是，KPro人工角膜手術操作簡單，整個過程不到1個小時，患者第二天就可以閱讀，且在外觀上優于波士頓人工角膜和AlphaCor人工角膜（如圖5所示）。
圖5 KPro人工角膜與傳統人工角膜上眼外觀對比
此外，小編在對該產品的調研過程中，找到了CorNeat Visio公司在人工角膜制備中涉及靜電紡絲技術的專利：
【1】Keratoprosthesis and uses thereof 節選片段： “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.機遇與挑戰
不過，所有人工角膜都有一個問題，就是遠期可能出現人工角膜與病人角膜接口處漏水，甚至角膜脫離。雖然KPro人工角膜可以用于全層移植，并使用了高度生物相容性的材料，但仍然需要時間觀察長期效果。因材料和構造因素的影響，一般的人工角膜無法正確檢測眼壓，容易引發青光眼或加重原發性青光眼，KPro人工角膜是否解決了這一問題也有待考證。但從本次手術的成果和影響力來看，靜電紡絲技術的加入可以稱得上是對人工角膜領域發展的巨大助力。也期待靜電紡絲技術今后能在更多行業發光發熱，為更多產業創造價值！
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