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目前的器官移植手术中,虽然角膜移植手术已经是近期成功率较高的,但因为捐赠的角膜数量有限,需要角膜移植的病患常常要等待许久。8月一篇发表在《自然-生物技术》期刊的研究有助于解决此问题,研究团队运用生物工程技术做出角膜,成功的移植给人类病患,提供1种可行的角膜替代方案。台湾科技媒体中心请益生物工程、眼科生物力学以及眼科医疗的专家,解析这项结合了生物工程与临床应用的技术进展和潜能。

研究团队使用猪皮的胶原蛋白,用化学方法改良并提升材质的强度,制作出可移植且较稳定的角膜材质「BPCDX」,先移植给实验鼠和迷你猪评估术后效果,再以微创手术移植BPCDX角膜给伊朗和印度的受试者,两年后观察到印度的病患最佳矫正视力从原本的0.1,些微改善到0.4。

长庚大学生物医学工程研究所特聘教授赖瑞阳对此表示,角膜生物工程的研究已有数十年的历史,这篇研究的亮点不是报导崭新的生物材料,而是聚焦于实际将生物材料移植至病患眼组织的术后追踪与评估,可做为病患等待人类捐赠角膜期间的替代方案。但根据赖瑞阳的研究经验,因为移植到病患的眼部后没有办法再取出组织并分析细部的角膜神经生长和细胞变化,难以得知此研究的人工角膜和病患的组织是否整合良好、符合生物力学,以及是否会影响移植后病患眼内环境的稳定与平衡。

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国立台湾大学医学工程学系副教授施博仁说明,此研究主要协助有严重圆锥角膜的患者,他们的角膜中央不规则变薄,眼内的液体压力导致角膜不规则凸出而使视觉扭曲。施博仁解释,研究团队为使角膜增厚,发展生物工程技术作的替代物并植入中间层角膜,无需去除患者的眼睛组织,是高难度的新尝试。施博仁提到,植入物的厚度和几何形状会影响光线进入角膜的折射,且移植手术后病患仍需配戴客制化的隐形眼镜,所以将来持续发展这份研究的技术时,如何客制化植入物的几何尺寸和隐形眼镜,甚至不需使用隐形眼镜,都是走向更精准医学的必要努力。

林口长庚医院眼科部眼角膜科主治医师陈宏吉指出,BPCDX的优点是移植时不需要缝线固定,可以卷曲后植入所以伤口很小,而且经过ISO认证无菌包装,可提供缺乏生物组织库、偏远地区的医疗院所实行手术。陈宏吉提醒,虽然研究结果中,印度病患术后的角膜厚度及曲率稳定,但是伊朗病患的术后结果并不如预期,而且就如同赖瑞阳所提及,临床实验结果并无评估移植BPCDX后人类病患的角膜神经生长情形。陈宏吉引用2018年《雷射视力矫正期刊》和2021年《角膜》期刊的研究,指出角膜移植的其他发展现况与BPCDX这篇,其实各有千秋。

台湾科技媒体中心总结,在捐赠的角膜数量短缺情况下,病患要等待符合自己的人类角膜其实不容易,也有器官排斥的问题,而人工角膜的研究是帮助解决这些问题的契机,也朝向客制化、服务个人的精准医学迈进,更有望为缺乏资源的区域提供较便利的医疗服务。

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