I ricercatori della Columbia University lo hanno fatto sviluppato una tecnica non invasivae per correggere in modo permanente la miopia, un problema visivo comune che già colpisce quasi la metà della popolazione degli Stati Uniti.

Lo studio è pubblicato in Nature Photonics.

Il problema

Anche se non sappiamo ancora quali siano le cause, miopia, o miopia, è un problema crescente in tutto il mondo. Secondo il National Eye Institute, il 42% degli americani di età compresa tra 12 e 54 anni è miope. Quasi 50 minutiLa maggior parte della popolazione mondiale sarà miope entro il 2050.

Esistono due tipi di soluzioni attualmente a disposizione dei pazienti: occhiali e/o lenti a contatto e interventi di chirurgia refrattiva. Tuttavia, queste soluzioni sono a breve termine o invasive con possibili effetti collaterali. Nel peggiore dei casi, gli interventi di chirurgia refrattiva possono portare alla perdita permanente della vista.

Mentre molti sono alla ricerca di alternative meno invasive ma a lungo termine, il team della Columbia ha sviluppato proprio questa: una tecnica non invasiva che utilizza laser ultraveloci per correggere in modo permanente la vista.

Lo studio

I ricercatori hanno utilizzato un oscillatore a femtosecondi, un laser ultraveloce che emette impulsi di energia molto bassa ad alto tasso di ripetizione e può essere utilizzato per tagliare vetri molto sottili.

"Durante il mio lavoro di dottorato mi sono interessato all'interazione tra il vetro e i laser a femtosecondi. La cornea, proprio come il vetro, è un dielettrico trasparente, e da qui la connessione", ha detto Sinisa Vukelic, docente presso la Dipartimento di Ingegneria Meccanica e il ricercatore capo. "Ho pensato che quello che possiamo fare con i laser a femtosecondi deve essere qualcosa di più che tagliare."

Vukelic aveva ragione. Questa tecnica consente una potenza appena sufficiente per indurre un plasma a bassa densità all’interno del volume focale impostato che provoca la ionizzazione delle molecole d’acqua all’interno della cornea, ma non causa danni al tessuto all’interno della regione di trattamento.

Questa ionizzazione crea una specie reattiva dell'ossigeno, un tipo di molecola instabile che contiene ossigeno e che reagisce facilmente con altre molecole in una cellula, che a sua volta interagisce con le fibrille di collagene per formare legami chimici o reticoli. L'introduzione selettiva di questi legami crociati induce cambiamenti nelle proprietà meccaniche del tessuto corneale trattato.   

"Abbiamo riscontrato plasma a bassa densità nell'imaging multi-foto dove è stato considerato un effetto collaterale indesiderato", Vukelic ha detto in una dichiarazione. “Siamo stati in grado di trasformare questo effetto collaterale in un trattamento praticabile per migliorare le proprietà meccaniche dei tessuti collageni”.

Il loro metodo altera le proprietà biochimiche e biomeccaniche del tessuto collageno senza causare danni cellulari e disgregazione dei tessuti. A differenza degli interventi di chirurgia refrattiva, questa tecnica non prevede un intervento chirurgico e presenta meno effetti collaterali e limitazioni.

"Riteniamo che il nostro studio sia il primo a utilizzare questo regime di emissione laser per il cambiamento non invasivo della curvatura corneale o per il trattamento di altri problemi clinici", ha affermato Vukelic in una nota.

I risultati

Quando questa tecnica viene applicata al tessuto corneale, la reticolazione altera le proprietà del collagene nelle regioni trattate. In definitiva, ciò si traduce in cambiamenti nella macrostruttura complessiva della cornea.

Evitando la rottura ottica del tessuto corneale, il trattamento ionizza le molecole bersaglio all'interno della cornea. Poiché il processo è fotochimico, non distrugge i tessuti e i cambiamenti indotti rimangono stabili.

"Se adattiamo attentamente questi cambiamenti, possiamo regolare la curvatura della cornea e quindi cambiare il potere di rifrazione dell'occhio", ha detto Vukelic in una nota. “Si tratta di un cambiamento fondamentale rispetto al tradizionale trattamento laser ultraveloce attualmente applicato sia in ambito di ricerca che in ambito clinico e si basa sulla rottura ottica dei materiali target e sulla successiva formazione di bolle di cavitazione”.

Il prossimo passo

I ricercatori stanno cercando di sviluppare un modo per prevedere il comportamento della cornea in funzione dell'irradiazione laser. Se sapessero, ad esempio, come si potrebbe deformare la cornea se venisse trattato un piccolo cerchio o un'ellisse, sarebbero in grado di personalizzare il trattamento: potrebbero scansionare la cornea di un paziente e quindi utilizzare l'algoritmo del team per apportare modifiche specifiche al paziente. migliorare la sua vista.

Sono anche nelle prime fasi della costruzione di un prototipo clinico e della pianificazione dell’avvio delle sperimentazioni cliniche entro la fine dell’anno.

"In questo momento stiamo principalmente discutendo con vari esperti su come procedere, mentre contemporaneamente lavoriamo sul prototipo clinico", ha detto Vukelic. “Ora stiamo bilanciando l’entusiasmo con la cautela per garantire che tutto sia fatto correttamente”.