По меньшей мере, 10 миллионов человек во всём мире слепы из-за повреждённых или больных роговых оболочек глаза. Единственный способ помочь этим людям — пересадка роговицы от мёртвого человека. Но это, увы, не самый надёжный путь излечения. Теперь — появилась удивительная альтернатива.
Примерно 20% пересаженных от мёртвых доноров роговиц отторгаются реципиентами. Эту проблему могли бы решить искусственные роговицы, да только их создание оказалось задачей едва ли не более сложной, чем создание искусственного хрусталика. Потому творение американских учёных, обнародованное на прошлой неделе, можно смело назвать переворотом в данной области.
Специалисты по инженерной химии и медики из университета Стэнфорда (Stanford University) разработали искусственную роговицу, отличающуюся от всех прежних попыток создания таких материалов уникальными параметрами: как оптическими, так и биологическими.
Тут надо сказать, что над искусственной роговицей работают независимо несколько групп в разных странах. Более того, есть даже образцы, уже применяющиеся в медицине.
Однако, очевидно, свойства этих роговиц недостаточно хороши, ибо используют их в самых крайних случаях: как последнюю надежду, только тогда, когда отторжена роговица донорская. Герои же этого материала надеются, что их творение заменит трансплантацию роговиц от трупов практически полностью. А это важно хотя бы из-за постоянной нехватки донорских органов.
Столь крупное достижение стало возможным благодаря междисциплинарному подходу — исследования трёх учёных соединили вместе химию, нанотехнологию, биологию и медицину.
Команда, совершившая прорыв, это инженер-химик Куртис Фрэнк (Curtis Frank), медик и химик-технолог Дэвид Мюн (David Myung) и офтальмолог Кристофер Та (Christopher Ta).
Они создали необычный материал, получивший название Duoptix. Это гидрогель сложного состава, в котором доля воды может достигать 80%, что идентично содержанию воды в человеческих тканях.
В гидрогеле есть твёрдая фаза, и здесь это — спроектированная трёхмерная сеть сложной формы. Причём авторы сплели в искусственной роговице два разных материала.
Один из них — полиэтиленгликоль. Он сопротивляется накоплению поверхностных белков и воспалению ткани. Второй — полиакриловая кислота, которую авторы сравнивают с впитывающим воду материалом в подгузниках.
«Представьте себе рыболовную сеть, но трёхмерную, — говорит Фрэнк. — Это прочный и эластичный материал». Потому новая искусственная роговица прекрасно выдерживает процедуру имплантации — пришивание к глазу. Важно ещё и то, что новый биологически совместимый гидрогель очень прозрачен и проницаем для питательных веществ, включая глюкозу, любимую «пищу» роговой оболочки.
Двойная структура полимерной роговицы придумана очень изящно. Центральный диск — чист и прозрачен. А окружающий его «гравированный» круг насыщен мельчайшими порами, приманивающими живые клетки из тканей, окружающих имплантат.
Прибывающие клетки охотно размножаются и вырабатывают коллаген, надёжно соединяющий вживлённую искусственную роговицу с глазным яблоком пациента. А снаружи на диске роговицы вырастает тончайший слой прозрачных клеток эпителия.
Сначала американские учёные проверили гидрогель Duoptix на токсичность для живых клеток. Затем провели опыты по вживлению искусственной роговицы животным. В течение восьми недель после операции у животных не возникало никаких проблем с воспалением или отторжением имплантата. А материал синтетической роговицы остался совершенно прозрачным. Более длительные испытания — следующий шаг исследователей.
Кстати, преимущества новой роговицы, в сравнении с роговицей, полученной от донора, 100-процентной биологической совместимостью и возможностью массового изготовления — не исчерпываются. Искусственную роговицу можно сделать идеально выверенной формы, и работает она почти сразу. В то время как после операции по трансплантации донорской роговицы восстановление зрения занимает от полугода до года.
Авторы работы также сообщают, что, помимо искусственной роговицы, материал Duoptix можно превратить в более удобные контактные линзы с расширенным сроком ношения, или даже вживляемые контактные линзы, которые могут быть заменены хирургическим путём, если зрение человека изменилось.
Известно, что роговицы защищают наши глаза от пыли и микробов. Они также действуют как внешняя линза глаза, обеспечивая большую долю его суммарных оптических свойств. Понятно, что от удачных свойств искусственной роговицы будет зависеть её успех в медицинской отрасли.
Однако описание этого достижения и разъяснение его важности для медицины, выложенное на сайте университета, начинается не с оптики или биологии, а со слов: «Если глаза — „окна души“, роговые оболочки — стёкла в этих окнах».
Очень образно. Добавить тут нечего.
