قرنیه مصنوعی چیست

پروستتیک یا قرنیه مصنوعی چیست؟

«قرنیه مصنوعی» گزینه ای برای آن گروه از بیماران نیازمند به پیوند قرنیه است که به دلایل پزشکی نمی توانند قرنیه اهدا شده انسانی را تحمل کنند. به عبارت دیگر این پروتز جایگزین مناسبی برای بیمارانی است که هیچ گزینه دیگری برای بهبود یا بازیابی بینایی ندارند.

در حال حاضر تخمین زده می شود بیش از 10 میلیون نفر در جهان از کوری ناشی از مشکلات قرنیه رنج می برند؛ دلیل این موضوع، عدم دسترسی به بافت اهدایی قرنیه است؛ بافتی که باید از انسان گرفته شود. به همین علت تعداد جراحی های پیوند قرنیه که در جهان انجام می شود بسیار کمتر از نیاز بیماران است.

از سوی دیگر هر چند میزان موفقیت پیوند قرنیه از منشأ و بافت انسانی طی 40 سال گذشته به طور قابل توجهی افزایش یافته اما در برخی شرایط (که سلول های بنیادی قرنیه از بین رفته) پیوند قرنیه اهدا شده انسانی کارساز و موثر نیست. در چنین مواردی «قرنیه مصنوعی» این خلأ را پر می کند. به همین دلیل ساخت و تولید پروتز قرنیه مصنوعی گامی بلند برای کمک به افراد مبتلا به نابینایی قرنیه است که بافت انسانی را پس زده اند یا در مناطقی زندگی می کنند که بافت قرنیه به راحتی در دسترس نیست.

چه کسانی نیازمند پیوند قرنیه هستند؟

قرنیه که در جلوی چشم قرار دارد، مردمک، عنبیه و محفظه قدامی را می پوشاند و یکی از اجزای اصلی سیستم بینایی است؛ به همین دلیل بیماری های قرنیه از جمله علل اصلی نابینایی هستند. چنان که آمار نشان می دهد حدود 10 میلیون بیمار در سراسر جهان با کوری دو طرفه قرنیه تشخیص داده شده اند. علاوه بر این، کوری قرنیه نسبت به سایر بیماری‌های کورکننده مرتبط با سن مانند دژنراسیون ماکولا، سلامت بینایی کودکان و جوانان را بیشتر تحت تأثیر قرار می‌دهد. بنابراین پیوند قرنیه یا کراتوپلاستی رایج ترین پیوندی است که در سطح جهان انجام می شود و بر اساس آمار موجود، سالانه 185هزار پیوند قرنیه در 116 کشور انجام می گیرد.

با وجود تلاش های صورت گرفته، متأسفانه هنوز حدود 1 نفر از هر 70 بیمار و به عبارت دیگر 12.7 میلیون نفر هنوز در انتظار پیوند قرنیه هستند چرا که تقاضا برای قرنیه انسانی بسیار بیشتر از عرضه آن است. این موضوع بر نیاز به یک راه حل نوآورانه به منظور تأمین بافت های قابل پیوند یا کاشت  برای جایگزینی قرنیه تأکید می کند. بر اساس این نیاز جهانی، محققان به فکر ساخت قرنیه مصنوعی افتادند و خوشبختانه تا امروز به موفقیت های قابل توجهی دست یافته اند. 

چه زمانی از قرنیه مصنوعی استفاده می شود؟

بطور معمول در شرایطی که در ادامه به آنها اشاره می شود، افراد به اجبار از قرنیه مصنوعی استفاده می کنند:

• ناموفق بودن پیوندهای پیشین قرنیه از جمله مهم ترین دلایل استفاده از قرنیه مصنوعی است
• علت دیگر استفاده از قرنیه مصنوعی، بیماری های شدید سطح چشم است؛ بیماری هایی مانند: سوختگی های شیمیایی، سندرم استیونس جانسون، کمبود سلول های بنیادی لیمبال، آنیریدی مادرزادی یا خشکی شدید چشم

تاریخچه قرنیه مصنوعی

قرنیه های مصنوعی را می توان به عنوان بافت آزمایشگاهی با یا بدون کمک مواد بیولوژیکی (اما معمولاً از مواد ساخته دست بشر) که برای جایگزینی قرنیه انسان طراحی شده اند، تعریف کرد.

بیش از 200 سال پیش دانشمندان تلاش برای ساختن قرنیه مصنوعی را آغاز کردند و اکنون بیش از 50 سال است که قرنیه مصنوعی ساخته شده و مورد استفاده قرار می گیرد. با این حال تنها طی چند سال گذشته استفاده از این پروتز به نتایج درمانی قابل اعتماد منجر شد.

جنس قرنیه های مصنوعی

در سال 1853 یک کریستال کوارتز ساخته و در قرنیه خرگوش کاشته شد. این نمونه پس از تغییراتی در حیوانات پاسخ مثبت داد و سپس در انسان ها مورد آزمایش قرار گرفت ولی به دلیل بروز عفونت و عوارض دیگر، نتایج موفقیت آمیزی در پی نداشت.

شش سال بعد، یک کوارتز KPro با موفقیت در قرنیه دختری نابینا در سوئیس کاشته شد که بهبود قابل توجهی در بینایی او پدید آورد و حداقل به مدت 6 ماه بدون هیچ عارضه ای در چشم کودک قرار داشت.

روند تحقیقات آزمایشگاهی و انجام جراحی روی نمونه های حیوانی و انسان ها طی سال ها ادامه یافت تا به مرور دانشمندان به کراتوپروتزهای سخت تر روی آوردند.

کراتوپروتزهای سخت

کراتو پروتزهای سخت به پروتزهایی گفته می شود که از PMMA (نام علمی پلیمری مصنوعی است که معمولاً به عنوان اکریلیک، شیشه اکریلیک و پلکسی گلاس شناخته می شود. این پلیمر نور را از خود عبور می دهد و اولین بار در سال 1893 توسط یک شیمیدان فرانسوی کشف شد) ساخته شده‌اند. مدل‌های KPro مانند Boston KPro که بر پایه PMMA ساخته شده اند در چشم هایی با مشکلات متنوع، موفق عمل کرده اند.

عوارض استفاده از عمل قرنیه مصنوعی

کراتولیز

برای کاهش عوارض بعد از عمل به تدریج تغییراتی در طراحی کراتوپروتزها انجام شد؛ تغییراتی مانند اضافه کردن سوراخ به صفحه پشتی آنها. لازم به ذکر است صفحه پشتی در ابتدا یک صفحه جامد PMMA بود که سبب کراتولیز بالا و کاهش جریان تغذیه ای می شد (کراتولیز به نازک شدن استرومای قرنیه محیطی با نقص اپیتلیال پوشاننده به دلیل التهاب ناشی از خود ایمنی گفته می شود). در حال حاضر اما صفحه پشتی دارای 16 سوراخ برای پشتیبانی تغذیه است. این تغییر منجر به کاهش کراتولیز از 50 به 10 درصد پس از پیوند شد.

عدم چسبندگی

در حال حاضر یکی از مشکلاتی که بسیاری از کراتوپروتزهای سخت با آن مواجه هستند، عدم چسبیدن پیوند قرنیه به سطح خلفی کراتوپروتز است.

تشکیل غشای رتروپروتز

شایع ترین عارضه پس از کاشت کراتوپروتز، تشکیل غشای پشت آن است. درمان این عارضه شامل افزایش تجویز موضعی استروئید برای برداشتن غشا از طریق جراحی می باشد.

گلوکوم

بروز گلوکوم یکی دیگر از عوارض کراتوپروتز است که به عنوان دومین عارضه شایع گزارش شده شناخته می شود. در صورت بروز گلوکوم در این افراد، حتما باید درمان مناسب انجام شود.

ذوب قرنیه

در مواردی هم بروز ذوب قرنیه مشاهده شده است که می تواند باعث تغییر شکل کراتوپروتز شود. در این مورد بیشتر بیماران با داروهای موضعی، جایگزینی لنز بانداژ، پیوند لایه ای یا ترکیبی از آنها درمان می شوند.

کراتیت عفونی

در مواردی هم بروز عفونت قرنیه مشاهده شده است که بیشتر آنها با آنتی بیوتیک های غنی شده یا داروهای ضد قارچ موضعی و خوراکی درمان می شوند.

عوارض بخش خلفی

این عوارض مواردی مانند اندوفتالمیت، ویتریت، خونریزی های فوق کوروئیدی و جداشدگی شبکیه هستند (البته شایع ترین عارضه بخش خلفی پس از کاشت کراتوپروتز، بروز اندوفتالمیت است) این عوارض معمولاً با تزریق آنتی بیوتیک داخل زجاجیه درمان می شوند ولی در مواردی هم انجام جراحی اجتناب ناپذیر است.

کراتوپروتزهای نرم

در سال های اخیر برای افزایش عملکرد سازگار با بافت، پلیمرهای مصنوعی نرم تر در ساخت برخی کراتوپروتزها مورد استفاده قرار گرفته اند و دو نمونه از جدیدترین کراتوپروتزهای مصنوعی نرم مراحل آزمایش بالینی را آغاز و طی کرده‌اند.

آینده کاشت قرنیه مصنوعی

ماده ایده آل برای ساخت قرنیه های مصنوعی باید زیست سازگار، شفاف، قوی (برای امکان بخیه زدن)، غیر محرک (که سیستم ایمنی را فعال نکند)، نفوذپذیر به مواد مغذی و اکسیژن و مقاوم در برابر رگ سازی (نئوآنژیوژنز) باشد.

با توجه به این نکات در حال حاضر روند رو به رشد تحقیق و ساخت این قرنیه ها به شکلی است که محققان پیش بینی می کنند طی سال های آینده میزان اتکا به بافت های انسانی کاهش خواهد یافت و به تدریج پلیمرهایی وارد این عرصه می شود که میزان سازگاری آنها با چشم انسان بیشتر و عوارض و مشکلات آنها کمتر خواهد بود.

چاپ زیستی سه بعدی

با پیشرفت فناوری، پرینت سه بعدی به روشی جذاب برای ساخت معادل قرنیه طبیعی تبدیل شده است. در حال حاضر بیشتر تأکید بر بازسازی معادل استرومایی با استفاده از روش های متعددی است که شامل چاپ جوهرافشان، چاپ اکستروژن و چاپ به کمک لیزر می باشد.

با این حال استفاده از مواد زیستی خاص به عنوان اجزای سازنده قرنیه های مصنوعی مبتنی بر پلیمر یا ساختارهای چاپ سه بعدی هنوز با عوارض جدی همراه هستند. با این وجود تلاش های صورت گرفته برای بهبود ادغام زیستی و کاهش عوارض Kpros  نرم ممکن است به تولید قرنیه مصنوعی موفق در آینده نزدیک منجر شود.

آیا قرنیه مصنوعی بینایی مانند قرنیه طبیعی ایجاد می کند؟

در شرایط آناتومیک خوب، 75 درصد از بیماران پروتز را تا 20 سال نگه می دارند. اگر عصب بینایی و شبکیه چشم آنها در شرایط عالی باشد، بیماران ممکن است تا 100 درصد بینایی داشته باشند. این بدان معنی است که پیش آگهی بصری نه تنها به وضعیت قرنیه، بلکه به شبکیه و عصب بینایی نیز بستگی دارد.

مطالعات نشان می دهد که کراتوپروتز در موارد تیرگی شدید قرنیه که قابل پیوند قرنیه با استفاده از بافت انسانی نیستند، نتایج بسیار خوبی داشته است.

استفاده از کراتوپروتز می تواند حدت بینایی را بهبود بخشد و بخش قابل توجهی از بیماران پس از سه سال پیگیری، به دقت بینایی بسیار بالا دست می یابند. البته انتخاب بیمار مناسب برای این عمل مهم است چون هر بیماری کاندید مناسب این نوع پروتز نیست.