Non-invasive technique holds promise for permanently correcting myopia. La tecnica non invasiva è promettente per la correzione permanente della miopia.
Corneal topography before and after the treatment for myopia, paired with virtual vision that simulates effects of induced refractive power change (credit: Sinisa Vukelic/Columbia Engineering) / Topografia corneale prima e dopo il trattamento per la miopia, in coppia con una visione virtuale che simula gli effetti del cambiamento della potenza di rifrazione indotta (credito: Sinisa Vukelic / Columbia Engineering)
Myopia could be corrected permanently and non-invasively thanks to an approach developed at Columbia University in New York that has so far shown promise in pre-clinical models.
Myopia, or near-sightedness, affects 70 to 90 per cent of teenagers and young adults in East Asia alone, and estimates suggest that 2.5 billion people around the world may be affected by the condition by 2020.
Now, Columbia Engineering researcher Sinisa Vukelic has developed a method that uses a femtosecond oscillator – an ultrafast laser that delivers pulses of very low energy – for selective and localised alteration of the biochemical and biomechanical properties of corneal tissue without causing cellular damage and tissue disruption. The study, which could also lead to treatment for hyperopia, astigmatism, and irregular astigmatism, has been published in Nature Photonics.
As well as being non-surgical, the technique is claimed to have fewer side effects and limitations than those seen in refractive surgeries for myopia. Although relatively successful, these surgeries – such as laser in situ keratomileusis (LASIK) and photorefractive keratectomy (PRK) – use ablative technology that can thin and in some cases weaken the cornea. Patients with thin corneas, dry eyes, and other abnormalities cannot undergo refractive surgery.
“We think our study is the first to use this laser output regimen for non-invasive change of corneal curvature or treatment of other clinical problems,” said Vukelic.
The technique allows for enough power to induce a low-density plasma within the set focal volume but does not convey enough energy to cause damage to the tissue within the treatment region.
“We’ve seen low-density plasma in multi-photo imaging where it’s been considered an undesired side-effect,” Vukelic said. “We were able to transform this side-effect into a viable treatment for enhancing the mechanical properties of collagenous tissues.”
According to Columbia, the critical component to Vukelic’s approach is that the induction of low-density plasma causes ionisation of water molecules within the cornea. This ionisation creates a reactive oxygen species, which interacts with the collagen fibrils to form chemical bonds, or crosslinks. The selective introduction of these crosslinks induces changes in the mechanical properties of the treated corneal tissue.
When his technique is applied to corneal tissue, the crosslinking alters the collagen properties in the treated regions, and this results in changes in the overall macrostructure of the cornea. The treatment ionises the target molecules within the cornea while avoiding optical breakdown of the corneal tissue. Because the process is photochemical, it does not disrupt tissue and the induced changes remain stable.
“If we carefully tailor these changes, we can adjust the corneal curvature and thus change the refractive power of the eye,” said Vukelic. “This is a fundamental departure from the mainstream ultrafast laser treatment that is currently applied in both research and clinical settings and relies on the optical breakdown of the target materials and subsequent cavitation bubble formation.”
ITALIANO
La miopia potrebbe essere corretta in modo permanente e non invasivo grazie a un approccio sviluppato presso la Columbia University di New York che finora ha mostrato risultati promettenti nei modelli pre-clinici.
La miopia, o miopia, colpisce da solo il 70-90% degli adolescenti e dei giovani adulti nell'Asia orientale e le stime suggeriscono che entro il 2020 2,5 miliardi di persone in tutto il mondo potrebbero essere colpite dalla condizione.
Ora, la ricercatrice della Columbia Engineering, Sinisa Vukelic, ha sviluppato un metodo che utilizza un oscillatore a femtosecondi - un laser ultraveloce che eroga impulsi a bassissima energia - per l'alterazione selettiva e localizzata delle proprietà biochimiche e biomeccaniche del tessuto corneale senza causare danni cellulari e distruzione tissutale. Lo studio, che potrebbe anche portare a trattamenti per l'ipermetropia, l'astigmatismo e l'astigmatismo irregolare, è stato pubblicato su Nature Photonics.
Oltre ad essere non chirurgico, si sostiene che la tecnica abbia meno effetti collaterali e limitazioni rispetto a quelli osservati in chirurgia refrattiva per miopia. Sebbene abbiano un discreto successo, questi interventi chirurgici - come il laser in situ keratomileusis (LASIK) e la cheratectomia fotorefrattiva (PRK) - utilizzano una tecnologia ablativa che può attenuare e in alcuni casi indebolire la cornea. I pazienti con cornee sottili, occhi asciutti e altre anomalie non possono sottoporsi a chirurgia refrattiva.
"Riteniamo che il nostro studio sia il primo a utilizzare questo regime di emissione laser per il cambiamento non invasivo della curvatura corneale o il trattamento di altri problemi clinici", ha affermato Vukelic.
La tecnica consente una potenza sufficiente per indurre un plasma a bassa densità all'interno del volume focale impostato ma non trasmette abbastanza energia da causare danni al tessuto all'interno della regione di trattamento.
"Abbiamo visto plasma a bassa densità in imaging multi-foto in cui è stato considerato un indesiderato effetto collaterale", ha detto Vukelic. "Siamo stati in grado di trasformare questo effetto collaterale in un trattamento praticabile per migliorare le proprietà meccaniche dei tessuti collagene".
Secondo la Columbia, la componente fondamentale dell'approccio di Vukelic è che l'induzione del plasma a bassa densità causa la ionizzazione delle molecole d'acqua all'interno della cornea. Questa ionizzazione crea una specie di ossigeno reattivo, che interagisce con le fibrille di collagene per formare legami chimici o legami incrociati. L'introduzione selettiva di questi collegamenti incrociati induce cambiamenti nelle proprietà meccaniche del tessuto corneale trattato.
Quando la sua tecnica viene applicata al tessuto corneale, la reticolazione altera le proprietà del collagene nelle regioni trattate e ciò comporta cambiamenti nella macrostruttura generale della cornea. Il trattamento ionizza le molecole bersaglio all'interno della cornea evitando la rottura ottica del tessuto corneale. Poiché il processo è fotochimico, non interrompe il tessuto e i cambiamenti indotti rimangono stabili.
"Se adattiamo attentamente questi cambiamenti, possiamo regolare la curvatura corneale e quindi modificare il potere rifrattivo dell'occhio", ha detto Vukelic. "Questo è un allontanamento fondamentale dal trattamento laser ultraveloce tradizionale che è attualmente applicato sia in ambito di ricerca che in ambito clinico e si basa sulla rottura ottica dei materiali target e sulla conseguente formazione di bolle di cavitazione".
Da:
https://www.theengineer.co.uk/myopia-cornea-corneal/?cmpid=tenews_5320969&utm_medium=email&utm_source=newsletter&utm_campaign=tenews&adg=B69ABBDE-DA23-4BA2-B8C3-86E1E1A9FA79
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