2006年9月12日
如果眼睛是“心灵的窗户”,眼角膜的窗格的窗口。他们保护眼睛免受灰尘和细菌。他们还充当眼睛的外层的镜头,贡献了75%的眼睛的聚焦能力。9月11日在旧金山的美国化学学会年会上,化学工程师柯蒂斯·w·弗兰克将提出一种新颖的仿生材料的发现在人工眼角膜。聚合物水凝胶,或持有大量的水。材料可能承诺一个新的视图全世界至少1000万人盲人由于受损或病变的角膜或数百万更多的近视或远视由于畸形眼角膜。
称为Duoptix,材料可以膨胀到80%的含水量,与生物组织。它是由两个相互交织的网络水凝胶。一个网络,由聚乙二醇分子,抵抗表面蛋白的积累和炎症。其他网络是由聚丙烯酸分子,一个相对高吸水性材料的尿布。
“想到一个网眼,但想到一个3 d鱼网,”弗兰克说,w . m .凯克,老教授工程和教授的礼貌,化学和材料科学与工程。亚博网站下载亚博老虎机网登录“这是一个强大的、有弹性的材料。”That makes it able to survive suturing during surgery. The biocompatible hydrogel is transparent and permeable to nutrients, including glucose, the cornea's favorite food.
合作者在弗兰克的水凝胶的工作是展示化学家的会议是玛丽安·e·哈蒙前斯坦福大学博士生现在与通用电气公司研究实验室在斯克内克塔迪,纽约;德克Kucklung,高分子科学研究所助理教授在德累斯顿,德国;亚博老虎机网登录沃尔夫冈•诺尔马克斯普朗克研究所主任聚合物的研究在美因茨,德国;大卫Myung,医科学生共同致力于在弗兰克的实验室化学工程博士学位。
Myung的项目,由斯坦福大学的Bio-X跨学科生物科学计划,是设计、制造和描述一个生物工程角膜基于可能的水凝胶。亚博老虎机网登录结果是一个圆盘,它具有明确的中心和微小的孔隙填充边缘。Myung调用毛孔工程进他的人工角膜细胞的“房屋”他建造需要渗透到人工晶体和集成与周边自然组织。
“如果你构建它,他们会来,“Myung说。“细胞移动,他们把家具——这意味着他们分泌的胶原蛋白。他们甚至改造。“胶原蛋白结合合成圆盘的边缘和天然和合成组织之间形成了一个结。然后一个清晰的层上皮细胞生长的光盘。
斯坦福大学的项目,开发一个人工角膜是“广泛的跨学科,”弗兰克说。克里斯托弗·助教、眼科学助理教授和斯坦福大学医疗中心眼科实习主管领导努力与弗兰克。助教说科学家们试图开发人工眼角膜了半个世纪,但原型没有良好的耐受性。感染了周围的植入物。眼睛挤压植入。几年前,在一个试点研究Bio-X格兰特证明的概念,助教开始测试化验的水凝胶,以确保它不是有毒的细胞。很快其他专家参加了工作。扬Noolandi在眼科学管理项目中,与潜在的赞助商和合作提供洞察聚合物物理。在眼科发达Nabeel Farooqui组织学手续。前博士后Won-Gun Koh化学工程,第一个合成聚合物Myung最终发达。 Qi Liao, a graduate student in Chemical Engineering, contributed to a general understanding of the hydrogels. Jennifer Cochran, assistant professor in the Bioengineering Deparent, is investigating how to maximize epithelial adhesion to the material. Michael Carrasco, a peptide chemist at Santa Clara University, consulted about surface modifications for cellular adhesion.
研究人员正在测试这种材料生物相容性的动物模型。动物有容忍人造眼角膜试验没有问题只要八周,助教说。材料仍然非常清晰,他说。再试验是下一步。
当前的组织来源角膜移植是尸体。Ta指出,供体组织有问题,包括20%的报废率和视觉恢复期限六个月到一年。“你会得到一个更可预测的人造角膜形状,“助教说。
“在许多国家,组织的可用性是一个问题,”他说。“如果组织是人为的,我们不需要依靠捐赠组织。”The high prevalence of laser-assisted in situ keratomileusis, or LASIK, eye surgery may contribute to the shortage of donor tissue in developed nations, he notes, as this surgery disqualifies donation. A tissue-engineered artificial cornea could lessen or eliminate the need for donor tissue.
世界各地的至少十几个组织正在努力开发人造眼角膜,Myung说。“市场上只有两个或三个,但他们只是用于最后的努力(当移植是拒绝),”他说。斯坦福大学人工角膜“最仿生,”他说,水浓度和机械性能,竞争对手的天然角膜。
“梦是角膜替代消毒和脱水,送到医院或战场,和水化,”弗兰克说。
其他眼部水凝胶的应用程序包括更舒适的隐形眼镜。镶上的水凝胶镜片表面的角膜可以作为记得隐形眼镜。
镶嵌也是可能的。角膜包含保护上皮细胞层,顶层,中间层称为基质提供给角膜形状的胶原基质,和一个内层的内皮细胞层。随着镶嵌,上皮细胞层可刮除,取而代之的是一个水凝胶的隐形眼镜。镜头时明确成了biointegrated上皮细胞生长在镶嵌的镜头。
镶嵌LASIK手术提供了一个优势,但不是可逆的,Myung说。他设想植入式隐形眼镜,可以更换处方的变化。
水凝胶镜片甚至可能使他们的方式深入内眼瞳替换损坏的眼睛白内障。
研究人员申请四项专利的眼水凝胶的应用程序。
http://www.stanford.edu