Miopía, o miopía, es un problema creciente en todo el mundo. Ahora hay el doble de personas en los EE. UU. Y Europa con esta afección que hace 50 años. En el este de Asia, 70 a 90 por ciento de los adolescentes y adultos jóvenes son miopes. Según algunas estimaciones, Aproximadamente 2.500 millones de personas en todo el mundo pueden verse afectadas por la miopía en 2020.

Los anteojos y las lentes de contacto son soluciones sencillas; una más permanente es la cirugía refractiva corneal. Pero, mientras que la cirugía de corrección de la visión tiene una tasa de éxito relativamente alta, es un procedimiento invasivo, sujeto a complicaciones posquirúrgicas, y en casos raros, pérdida permanente de la visión. Además, Las cirugías de corrección de la visión asistidas por láser, como la queratomileusis in situ con láser (LASIK) y la queratectomía fotorrefractiva (PRK) todavía utilizan tecnología ablativa. que puede adelgazar y en algunos casos debilitar la córnea.

La investigadora de Columbia Engineering, Sinisa Vukelic, ha desarrollado un nuevo enfoque no invasivo para corregir la visión de forma permanente que muestra una gran promesa en los modelos preclínicos. Su método utiliza un oscilador de femtosegundos, un láser ultrarrápido que emite pulsos de muy baja energía a una alta tasa de repetición, para la alteración selectiva y localizada de las propiedades bioquímicas y biomecánicas del tejido corneal. La técnica, que cambia la geometría macroscópica del tejido, no es quirúrgico y tiene menos efectos secundarios y limitaciones que los que se ven en las cirugías refractivas. Por ejemplo, pacientes con córneas delgadas, ojos secos, y otras anomalías no pueden someterse a cirugía refractiva. El estudio, que podría conducir al tratamiento de la miopía, hipermetropía, astigmatismo, y astigmatismo irregular, fue publicado el 14 de mayo en Fotónica de la naturaleza .

"Creemos que nuestro estudio es el primero en utilizar este régimen de salida de láser para el cambio no invasivo de la curvatura corneal o el tratamiento de otros problemas clínicos". "dice Vukelic, quien es profesor de disciplina en el departamento de ingeniería mecánica. Su método utiliza un oscilador de femtosegundos para alterar las propiedades bioquímicas y biomecánicas del tejido colágeno sin causar daño celular ni alteración del tejido. La técnica permite suficiente energía para inducir un plasma de baja densidad dentro del volumen focal establecido, pero no transmite suficiente energía para causar daño al tejido dentro de la región de tratamiento.

"Hemos visto plasma de baja densidad en imágenes de múltiples fotografías donde se ha considerado un efecto secundario no deseado, "Dice Vukelic." Pudimos transformar este efecto secundario en un tratamiento viable para mejorar las propiedades mecánicas de los tejidos colágenos ".

El componente crítico del enfoque de Vukelic es que la inducción de plasma de baja densidad provoca la ionización de las moléculas de agua dentro de la córnea. Esta ionización crea una especie de oxígeno reactivo, (un tipo de molécula inestable que contiene oxígeno y que reacciona fácilmente con otras moléculas en una célula), que a su vez interactúa con las fibrillas de colágeno para formar enlaces químicos, o enlaces cruzados. La introducción selectiva de estos enlaces cruzados induce cambios en las propiedades mecánicas del tejido corneal tratado.

Cuando su técnica se aplica al tejido corneal, la reticulación altera las propiedades del colágeno en las regiones tratadas, y esto finalmente da como resultado cambios en la macroestructura general de la córnea. El tratamiento ioniza las moléculas diana dentro de la córnea mientras evita la degradación óptica del tejido corneal. Debido a que el proceso es fotoquímico, no altera el tejido y los cambios inducidos permanecen estables.

"Si adaptamos cuidadosamente estos cambios, podemos ajustar la curvatura corneal y así cambiar el poder refractivo del ojo, ", dice Vukelic." Esta es una desviación fundamental del tratamiento con láser ultrarrápido convencional que se aplica actualmente tanto en la investigación como en entornos clínicos y se basa en la descomposición óptica de los materiales objetivo y la formación de burbujas de cavitación posterior ".

"La cirugía refractiva existe desde hace muchos años, y aunque es una tecnología madura, el campo ha estado buscando una solución viable, alternativa menos invasiva durante mucho tiempo, "dice Leejee H. Suh, Miranda Wong Tang Profesora asociada de Oftalmología en el Centro Médico de la Universidad de Columbia, que no participó en el estudio. "La modalidad de próxima generación de Vukelic es muy prometedora. Esto podría ser un gran avance en el tratamiento de una población mundial mucho más grande y abordar la pandemia de miopía".

El grupo de Vukelic está construyendo actualmente un prototipo clínico y planea comenzar los ensayos clínicos a finales de año. También está buscando desarrollar una forma de predecir el comportamiento de la córnea en función de la irradiación con láser, cómo la córnea podría deformarse si un pequeño círculo o una elipse, por ejemplo, fueron tratados. Si los investigadores saben cómo se comportará la córnea, podrán personalizar el tratamiento; podrían escanear la córnea de un paciente y luego usar el algoritmo de Vukelic para realizar cambios específicos del paciente para mejorar su visión.

"Lo que es especialmente interesante es que nuestra técnica no se limita a los medios oculares, se puede utilizar en otros tejidos ricos en colágeno, "Vukelic agrega." También hemos estado trabajando con el laboratorio del profesor Gerard Ateshian para tratar la osteoartritis temprana, y los resultados preliminares son muy, muy alentador. Creemos que nuestro enfoque no invasivo tiene el potencial de abrir vías para tratar o reparar el tejido colágeno sin causar daño tisular ".