Tái định hình giác mạc bằng điện áp: Lối đi mới thay thế phẫu thuật LASIK

Trong các phương pháp điều trị tật khúc xạ hiện nay, phẫu thuật LASIK thường được xem là giải pháp phổ biến giúp nhiều người thoát khỏi gọng kính. Tuy nhiên, bản chất của LASIK vẫn là dùng tia laser cắt gọt bớt một phần mô giác mạc để điều chỉnh khả năng hội tụ ánh sáng. Mới đây, các nhà nghiên cứu tại Mỹ đã thử nghiệm thành công một kỹ thuật hoàn toàn mới: sử dụng điện áp nhỏ để làm mềm tạm thời và nắn chỉnh giác mạc theo khuôn mong muốn mà không cần thực hiện bất kỳ đường rạch hay bào mòn mô nào. [1]

Giác mạc và hạn chế của phương pháp cắt gọt truyền thống

Giác mạc là lớp mô trong suốt có hình vòm nằm ở bề mặt phía trước của mắt. Bộ phận này đóng vai trò quan trọng trong việc bẻ cong các tia sáng đi vào mắt, giúp hình ảnh hội tụ chính xác trên võng mạc ở đáy mắt. Khi giác mạc bị mất độ cong chuẩn, ánh sáng sẽ bị lệch tâm và gây ra các tật khúc xạ, phổ biến nhất là cận thị. [1]

Để khắc phục tình trạng này, phẫu thuật LASIK bóc tách và loại bỏ một lượng mô giác mạc cực kỳ nhỏ nhằm làm thay đổi độ cong của nó. Mặc dù công nghệ này có độ chính xác cao và được đánh giá là tương đối an toàn, việc can thiệp phẫu thuật để loại bỏ mô vĩnh viễn vẫn luôn đi kèm một số rủi ro và tác dụng phụ nhất định. [1]

Giáo sư hóa học Michael Hill từ Đại học Occidental phân tích rằng phẫu thuật laser bản chất vẫn là một hình thức can thiệp xâm lấn cơ học, chỉ khác biệt ở chỗ công cụ cắt gọt ở đây là chùm tia laser. Nhận thức đó đã thúc đẩy các nhà khoa học tìm kiếm một cơ chế hoàn toàn khác: thay đổi hình dạng giác mạc mà không làm tổn thương cấu trúc mô. [1]

Phát hiện tình cờ về cơ chế làm mềm mô bằng điện áp

Phương pháp mới có tên gọi là tái định hình cơ điện (EMR). Điểm đặc biệt là cơ chế này được phát hiện một cách rất tình cờ. Giáo sư Brian Wong tại Đại học California, Irvine, trong quá trình nghiên cứu tính biến dạng của các mô sống, đã nhận thấy khả năng thay đổi hóa học của mô khi chịu tác động điện từ bên ngoài. [1]

Cấu trúc giữ phom dáng của giác mạc phụ thuộc chủ yếu vào collagen – một loại protein cấu trúc có mặt khắp nơi trong cơ thể như da, sụn và gân. Trong lớp mô chứa nhiều collagen, các thành phần mang điện tích hút lẫn nhau, tạo thành một mạng lưới liên kết chặt chẽ giúp giác mạc giữ nguyên hình dạng vòm cứng cáp. [1]

Do mô sinh học chứa một lượng nước lớn, khi áp một điện áp nhỏ vào vùng điều trị, dòng điện sẽ làm thay đổi chỉ số pH trong mô một cách tạm thời. Môi trường tính axit tăng lên sẽ làm suy yếu các lực hút điện tích đang giữ cứng cấu trúc collagen. Nhờ đó, trong một khoảng thời gian ngắn, giác mạc trở nên mềm dẻo hơn và có thể nắn chỉnh dễ dàng. Khi điện áp ngắt và pH trở lại mức bình thường, các liên kết điện tích tự khôi phục, giúp giác mạc ổn định theo hình dáng mới. [1]

Thử nghiệm nắn hình giác mạc qua khuôn bạch kim

Để đưa cơ chế lý thuyết vào thực nghiệm, nhóm nghiên cứu đã chế tạo một thiết bị đặc biệt có dạng như kính áp tròng làm bằng bạch kim. Kính áp tròng này đóng vai trò vừa là khuôn định hình độ cong chuẩn, vừa là một điện cực dẫn điện. [1]

Trong thí nghiệm, các nhãn cầu thỏ được ngâm trong dung dịch muối mô phỏng nước mắt tự nhiên. Khi áp điện áp nhỏ qua kính bạch kim, sự thay đổi pH diễn ra có kiểm soát ngay bên trong giác mạc. Chỉ trong khoảng một phút, giác mạc mềm ra và cong theo đúng phom dáng của chiếc khuôn bạch kim. Thời gian tác động này tương đương với giai đoạn chiếu laser của phẫu thuật LASIK, nhưng quy trình hoàn toàn không đòi hỏi thiết bị phẫu thuật đắt đỏ hay thao tác rạch mắt. [1]

Ví dụ, hãy tưởng tượng việc uốn một thanh nhựa cứng: nếu dùng dao gọt bớt nhựa để đổi hình dạng thì thanh nhựa sẽ mất đi một phần khối lượng; nhưng nếu dùng nhiệt làm mềm tạm thời để uốn theo khuôn rồi để nguội, thanh nhựa sẽ mang phom mới mà không mất đi phần chất liệu nào. Kỹ thuật EMR hoạt động theo nguyên lý uốn khuôn tương tự trên cấp độ tế bào.

Kết quả ban đầu và triển vọng ứng dụng

Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm kỹ thuật EMR trên 12 nhãn cầu thỏ, trong đó 10 mẫu được thiết lập mô phỏng tình trạng cận thị. Kết quả cho thấy cả 10 nhãn cầu bị cận thị đều đạt được độ hội tụ tối ưu sau khi được nắn chỉnh bằng điện áp. [1]

Điểm quan trọng nhất là các tế bào giác mạc vẫn sống sót sau quá trình can thiệp. Nhóm nghiên cứu đã điều chỉnh dải biến đổi pH vừa đủ mức để làm dẻo mô collagen mà không gây ra tổn thương vĩnh viễn cho tế bào. Ngoài ra, thử nghiệm còn hé lộ khả năng EMR có thể hỗ trợ làm trong trở lại một số vết đục giác mạc do hóa chất – điều mà hiện nay chỉ có thể điều trị bằng cách ghép giác mạc. [1]

Những thách thức trước khi đưa vào thực tế

Dù mang lại kết quả khả quan, các nhà khoa học nhấn mạnh rằng công nghệ EMR vẫn đang ở giai đoạn đầu. Hiện tại, các thử nghiệm mới dừng lại trên nhãn cầu thỏ tách rời chứ chưa thực hiện trên cơ thể sống. Bước tiếp theo sẽ là chuỗi thử nghiệm lâm sàng dài hạn trên động vật sống để đánh giá độ bền của độ cong sau nắn chỉnh và tính an toàn khi theo dõi lâu dài. [1]

Bên cạnh đó, việc xác định xem EMR có thể điều trị hiệu quả các tật khúc xạ phức tạp khác như loạn thị hay viễn thị hay không cũng cần thêm thời gian nghiên cứu. Tuy chặng đường từ phòng thí nghiệm đến phòng khám còn nhiều thử thách, nếu thành công, đây sẽ là một công nghệ chỉnh hình thị lực giá rẻ, không xâm lấn và thậm chí có thể đảo ngược được. [1]