如今，全球數(shù)億人都存在視力問題，癥狀從視物模糊到完全失明不等。但并非所有人都愿意佩戴眼鏡或隱形眼鏡。每年有數(shù)百萬人接受視力矯正手術(shù)，其中就包括LASIK（激光輔助原位角膜磨鑲術(shù)）——通過激光重塑角膜形態(tài)以矯正視力的手術(shù)。

但該手術(shù)可能引發(fā)副作用，這促使研究人員嘗試在動物組織初步試驗(yàn)中革新LASIK技術(shù)——通過重塑而非切割角膜來實(shí)現(xiàn)矯正。在8月17-21日舉行的美國化學(xué)會秋季會議（ACS Fall 2025）上，美國加州西方學(xué)院化學(xué)系教授Michael Hill公布了團(tuán)隊研究的最新成果。

人類角膜是位于眼球前部的透明穹頂狀結(jié)構(gòu)，通過折射外界光線并將其聚焦至視網(wǎng)膜（隨后傳遞至大腦形成視覺成像）。若角膜形態(tài)異常則會導(dǎo)致屈光不正，形成模糊影像。傳統(tǒng)LASIK手術(shù)通過專用激光精確切除角膜組織來實(shí)現(xiàn)重塑。

這項常規(guī)手術(shù)雖被視為“安全”，但仍存在局限性和風(fēng)險，且切削角膜會損害眼球的結(jié)構(gòu)完整性。Hill教授解釋道：LASIK不過是傳統(tǒng)手術(shù)的精致版——本質(zhì)上仍是切削組織，只是改用激光操作。

無需切口，即可重塑角膜
這正是Hill教授與加州大學(xué)歐文分校的外科教授Brian Wong通過電機(jī)械重塑技術(shù)（EMR）探索的方向。“這一效應(yīng)純屬偶然發(fā)現(xiàn)，”Wong解釋，“我是在研究活體組織的可塑性時，意外發(fā)現(xiàn)了這種化學(xué)修飾過程。”

電機(jī)械重塑技術(shù)（EMR）是一種利用電流改變生物組織（尤其是軟骨）形態(tài)的技術(shù)，無需加熱或切口。操作流程包括，塑形：將組織彎曲至目標(biāo)形狀；通電定型：通過精密排布的電極施加電流；生物固定：待組織重塑后永久保持新形態(tài)。

Brian Wong教授（居中者）與科研團(tuán)隊

在人體中，許多含有膠原蛋白的組織（包括角膜）通過帶相反電荷成分的相互吸引力維持其形狀。這些組織含有大量水分，因此對其施加電勢會降低組織的pH值，使其酸性增強(qiáng)。通過改變pH值，組織內(nèi)部的剛性吸引力會被削弱，從而使形狀具有可塑性。當(dāng)原始pH值恢復(fù)時，組織就會被固定成新的形狀。

此前，研究人員曾運(yùn)用電機(jī)械重塑技術(shù)（EMR）對富含軟骨的兔耳進(jìn)行塑形，并成功改變了豬的疤痕組織和皮膚結(jié)構(gòu)。然而他們最渴望探索的，是同樣富含膠原蛋白的角膜組織。

激光視力矯正手術(shù)
當(dāng)前，激光視力矯正手術(shù)（如LASIK、PRK等）中主要采用準(zhǔn)分子激光器和飛秒激光器。其中，193nm紫外光可被角膜完全吸收，但不會穿透眼內(nèi)其他組織；避免熱損傷周邊細(xì)胞，同時還可以結(jié)合角膜地形圖實(shí)現(xiàn)個性化切削。

但既然是外科手術(shù)，就不可避免地存在風(fēng)險性問題。在國內(nèi)外的新聞報道中，我們會看到一些患者在經(jīng)過激光視力矯正手術(shù)后出現(xiàn)視力變差、干眼癥，嚴(yán)重影響到了日常生活的案例。

激光治療近視手術(shù)的風(fēng)險在于，角膜的生物復(fù)雜性和技術(shù)本身的物理限制。例如，角膜厚度、愈合能力、淚液分泌等因人而異，標(biāo)準(zhǔn)化的激光參數(shù)可能無法完美適配所有患者。激光會永久性去除部分角膜基質(zhì)層（不可再生），若過度矯正或術(shù)后受外傷，可能引發(fā)視力回退或角膜結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。激光定位精度雖達(dá)微米級，但角膜切削后的生物愈合反應(yīng)（如上皮增生、膠原重塑）可能偏離預(yù)期效果。 

在這項實(shí)驗(yàn)中，研究團(tuán)隊設(shè)計了一種特殊的鉑金“隱形眼鏡”——既能作為角膜矯正的形態(tài)模板，又能在浸入模擬天然淚液的生理鹽水時覆蓋兔眼眼球。當(dāng)研究人員施加微小電勢時，這種鉑金鏡片便作為電極，能精準(zhǔn)調(diào)控角膜的pH值變化。

這種電機(jī)械重塑技術(shù)成功使兔眼角膜從原始形態(tài)（白線所示）變?yōu)槌C正后的扁平形態(tài)（黃線所示），圖中所示為角膜橫截面效果

約一分鐘后，角膜曲率就會完全貼合鏡片的形狀。該過程所需時間與激光近視矯正術(shù)相當(dāng)，但操作步驟更少、設(shè)備成本更低，且完全無需切口。研究團(tuán)隊在12只獨(dú)立的兔眼樣本上重復(fù)了該實(shí)驗(yàn)，其中10只被模擬為近視狀態(tài)。所有“近視”眼球經(jīng)治療后，其聚焦能力均達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，理論上可實(shí)現(xiàn)視力改善。

由于研究人員精確控制了pH梯度變化，眼球細(xì)胞在治療過程中全部存活。此外，在另一組實(shí)驗(yàn)中，該技術(shù)還成功逆轉(zhuǎn)了化學(xué)物質(zhì)導(dǎo)致的角膜混濁——這種病癥目前只能通過全角膜移植治療。

Brian Wong教授
 

盡管初步研究成果喜人，但研究者強(qiáng)調(diào)這仍處于早期階段。接下來，團(tuán)隊將開啟漫長而嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膭游飳?shí)驗(yàn)征程，包括在活體兔眼（而非離體樣本）上進(jìn)行測試。他們還計劃驗(yàn)證電機(jī)械重塑技術(shù)（EMR）對不同視力問題的矯正效果，如近視、遠(yuǎn)視及散光。

Hill教授表示，雖然后續(xù)研究方案已制定，但科研資金的不確定性使項目暫時停滯。從實(shí)驗(yàn)室到臨床還有很長的路要走。但若能實(shí)現(xiàn)，這項技術(shù)將具有廣泛應(yīng)用前景，成本大幅降低，甚至可能實(shí)現(xiàn)可逆性矯正。