Miopia, ou miopia, é um problema crescente em todo o mundo. Atualmente, há o dobro de pessoas nos Estados Unidos e na Europa com essa condição do que havia há 50 anos. No Leste Asiático, 70 a 90 por cento dos adolescentes e jovens adultos são míopes. Por algumas estimativas, cerca de 2,5 bilhões de pessoas em todo o mundo podem ser afetadas pela miopia até 2020.

Óculos e lentes de contato são soluções simples; uma mais permanente é a cirurgia refrativa da córnea. Mas, enquanto a cirurgia de correção da visão tem uma taxa de sucesso relativamente alta, é um procedimento invasivo, sujeito a complicações pós-cirúrgicas, e em casos raros, perda permanente da visão. Além disso, cirurgias de correção da visão assistida por laser, como ceratomileuse a laser in situ (LASIK) e ceratectomia fotorrefrativa (PRK) ainda usam tecnologia ablativa, que pode afinar e, em alguns casos, enfraquecer a córnea.

A pesquisadora da Columbia Engineering, Sinisa Vukelic, desenvolveu uma nova abordagem não invasiva para corrigir permanentemente a visão que mostra uma grande promessa em modelos pré-clínicos. Seu método usa um oscilador de femtossegundo, um laser ultrarrápido que fornece pulsos de energia muito baixa em alta taxa de repetição, para alteração seletiva e localizada das propriedades bioquímicas e biomecânicas do tecido da córnea. A tecnica, que muda a geometria macroscópica do tecido, é não cirúrgico e tem menos efeitos colaterais e limitações do que aqueles observados em cirurgias refrativas. Por exemplo, pacientes com córneas finas, olhos secos, e outras anormalidades não podem ser submetidas a cirurgia refrativa. O estudo, o que pode levar ao tratamento para miopia, hipermetropia, astigmatismo, e astigmatismo irregular, foi publicado em 14 de maio em Nature Photonics .

"Achamos que nosso estudo é o primeiro a usar este regime de saída de laser para mudança não invasiva da curvatura da córnea ou tratamento de outros problemas clínicos, "diz Vukelic, que é professor de disciplina no departamento de engenharia mecânica. Seu método usa um oscilador de femtossegundo para alterar as propriedades bioquímicas e biomecânicas do tecido colágeno sem causar danos celulares e rompimento do tecido. A técnica permite energia suficiente para induzir um plasma de baixa densidade dentro do volume focal definido, mas não transmite energia suficiente para causar danos ao tecido dentro da região de tratamento.

"Vimos plasma de baixa densidade em imagens de múltiplas fotos, onde foi considerado um efeito colateral indesejado, "Vukelic diz." Fomos capazes de transformar este efeito colateral em um tratamento viável para melhorar as propriedades mecânicas dos tecidos colágenos.

O componente crítico para a abordagem de Vukelic é que a indução de plasma de baixa densidade causa ionização de moléculas de água dentro da córnea. Esta ionização cria uma espécie reativa de oxigênio, (um tipo de molécula instável que contém oxigênio e que reage facilmente com outras moléculas em uma célula), que por sua vez interage com as fibrilas de colágeno para formar ligações químicas, ou ligações cruzadas. A introdução seletiva dessas reticulações induz mudanças nas propriedades mecânicas do tecido corneano tratado.

Quando sua técnica é aplicada ao tecido da córnea, a reticulação altera as propriedades do colágeno nas regiões tratadas, e isso acaba resultando em mudanças na macroestrutura geral da córnea. O tratamento ioniza as moléculas-alvo dentro da córnea, evitando a degradação óptica do tecido da córnea. Porque o processo é fotoquímico, não rompe o tecido e as mudanças induzidas permanecem estáveis.

"Se ajustarmos cuidadosamente essas mudanças, podemos ajustar a curvatura da córnea e, assim, alterar o poder de refração do olho, "diz Vukelic." Esta é uma partida fundamental do tratamento a laser ultrarrápido convencional que é atualmente aplicado em pesquisas e configurações clínicas e depende da quebra óptica dos materiais alvo e subsequente formação de bolhas de cavitação. "

"A cirurgia refrativa existe há muitos anos, e embora seja uma tecnologia madura, o campo tem procurado por um viável, alternativa menos invasiva por um longo tempo, "diz Leejee H. Suh, Miranda Wong Tang Professora Associada de Oftalmologia do Centro Médico da Universidade de Columbia, que não estava envolvido com o estudo. "A modalidade de próxima geração do Vukelic mostra uma grande promessa. Este pode ser um grande avanço no tratamento de uma população global muito maior e no combate à pandemia de miopia."

O grupo de Vukelic está construindo um protótipo clínico e planeja iniciar os testes clínicos até o final do ano. Ele também está procurando desenvolver uma maneira de prever o comportamento da córnea em função da irradiação a laser, como a córnea pode deformar se um pequeno círculo ou elipse, por exemplo, foram tratados. Se os pesquisadores souberem como a córnea se comportará, eles serão capazes de personalizar o tratamento - eles podem escanear a córnea de um paciente e então usar o algoritmo de Vukelic para fazer alterações específicas do paciente para melhorar sua visão.

"O que é especialmente empolgante é que nossa técnica não se limita à mídia ocular - ela pode ser usada em outros tecidos ricos em colágeno, "Vukelic acrescenta." Também temos trabalhado com o laboratório do professor Gerard Ateshian para tratar a osteoartrite precoce, e os resultados preliminares são muito, muito encorajador. Acreditamos que nossa abordagem não invasiva tem o potencial de abrir caminhos para tratar ou reparar o tecido colágeno sem causar danos aos tecidos. "