image: La técnica de remodelación electromecánica logró aplanar con éxito la córnea de este conejo, que se muestra en una sección transversal, desde su forma original (línea blanca) hasta una forma corregida (línea amarilla). view more
Credit: Daniel Kim y Mimi Chen
WASHINGTON, 18 de agosto de 2025 — Millones de estadounidenses padecen trastornos de la visión, que van desde visión borrosa hasta ceguera. Pero no todos desean usar anteojos recetados o lentes de contacto. Por eso, cada año, cientos de miles de personas se someten a cirugías oculares correctivas, entre ellas la cirugía LASIK, una intervención asistida por láser que modifica la forma de la córnea y corrige la visión. El procedimiento puede tener efectos secundarios negativos, lo que ha llevado a los investigadores a eliminar el láser de la cirugía LASIK mediante la remodelación de la córnea, en lugar de cortarla, en las pruebas iniciales con tejido animal.
Michael Hill, profesor de química en Occidental College, presentará los resultados de su equipo en la reunión de otoño de la American Chemical Society (ACS). El encuentro de otoño de 2025 de la ACS, que se realizará del 17 al 21 de agosto, incluirá unas 9000 presentaciones sobre diversos temas científicos.
Las córneas humanas son estructuras transparentes con forma de cúpula que se encuentran en la parte delantera del ojo. Estas desvían la luz del entorno y la enfocan en la retina, desde donde se envía al cerebro y se interpreta como una imagen. Pero si la córnea está deformada, no enfoca la luz correctamente, lo que genera una imagen borrosa. Con la cirugía LASIK, se utilizan láseres especializados para modificar la forma de la córnea mediante la remoción de secciones precisas del tejido. Este procedimiento común se considera seguro, pero tiene algunas limitaciones y riesgos, y el corte de la córnea compromete la integridad estructural del ojo. Hill explica que “el procedimiento LASIK es solo una forma sofisticada de realizar la cirugía tradicional. Sigue siendo una incisión en el tejido, solo que se realiza con un láser”.
¿Pero qué pasaría si se pudiera remodelar la córnea sin necesidad de realizar incisiones?
Esto es lo que Hill y su colaborador Brian Wong están investigando mediante un proceso conocido como remodelación electromecánica (EMR, por sus siglas en inglés). “El efecto se descubrió accidentalmente”, explica Wong, profesor y cirujano de la Universidad de California en Irvine. “Estaba analizando los tejidos vivos como materiales moldeables y descubrí todo este proceso de modificación química”.
En el organismo, las formas de muchos tejidos que contienen colágeno, incluidas las córneas, se mantienen en su lugar por la atracción de componentes con cargas opuestas. Estos tejidos contienen mucha agua, por lo que la aplicación de un potencial eléctrico reduce su pH, lo que los hace más ácidos. Al alterar el pH, las atracciones rígidas dentro de los tejidos se relajan y hacen que la forma sea maleable. Cuando se restaura el pH original, los tejidos quedan fijos con la nueva forma.
Anteriormente, los investigadores utilizaron la EMR para remodelar orejas de conejo con abundante cartílago, así como para alterar cicatrices y piel en cerdos. Pero un tejido rico en colágeno que ansiaban investigar era la córnea.
En este trabajo, el equipo creó unos “lentes de contacto” especializados de platino que proporcionaban una plantilla para la forma corregida de la córnea. Luego, los colocaron sobre el globo ocular de un conejo en una solución salina concebida para imitar las lágrimas naturales. Los lentes de platino actuaron como un electrodo para generar un cambio preciso en el pH cuando los investigadores aplicaron un pequeño potencial eléctrico a ellos. La curvatura de la córnea se ajustó a la forma de los lentes después de aproximadamente un minuto, casi el mismo tiempo que tarda el procedimiento LASIK, pero con menos pasos, equipos menos costosos y sin incisiones.
Repitieron este procedimiento en 12 globos oculares de conejo distintos, 10 de los cuales fueron tratados como si tuvieran miopía. En todos los globos oculares “miopes”, el tratamiento ajustó la potencia de enfoque deseada del ojo, lo que se correspondería con una mejora de la visión. Las células del globo ocular sobrevivieron al tratamiento, ya que los investigadores controlaron cuidadosamente el gradiente de pH. Además, en otros experimentos, el equipo demostró que su técnica podría revertir parte de la opacidad de la córnea causada por sustancias químicas, una afección que actualmente solo se puede tratar mediante un trasplante de córnea completa.
Aunque este trabajo inicial es prometedor, los investigadores hacen hincapié en que se encuentra en una fase muy temprana. El siguiente paso es lo que Wong describe como “la larga marcha por estudios con animales que sean detallados y precisos”, que incluyen pruebas con conejos vivos en lugar de solo con sus globos oculares. También tienen previsto determinar los tipos de corrección de la visión que son posibles con la EMR, como la miopía, la hipermetropía y el astigmatismo. Si bien los próximos pasos están planificados, las incertidumbres en cuanto a la financiación científica del equipo los han dejado en suspenso. “Hay un largo camino entre lo que hemos hecho y la clínica. Pero, si llegamos allí, esta técnica es ampliamente aplicable, mucho más económica e incluso potencialmente reversible”, concluye Hill.
Esta investigación fue financiada por el Instituto Nacional del Ojo (National Eye Institute) de los Institutos Nacionales de la Salud (National Institutes of Health) y el John Stauffer Charitable Trust.
El lunes 18 de agosto se publicará un vídeo Headline Science sobre este tema. Los reporteros pueden acceder a los vídeos durante el período de retención, y una vez que se levante el embargo, las mismas URL permitirán al público acceder al contenido. Visite el programa de la ACS Fall 2025 para obtener más información sobre estas presentaciónes, “Electrochemical corneal refraction;” “Electromechanical corneal reshaping for refractive vision correction;” “Optical coherence elastography-guided evaluation of corneal biomechanical properties following pulsed potentiometric electromechanical reshaping;” y otras presentaciones científicas.
###
La sociedad American Chemical Society (ACS) es una organización sin fines de lucro fundada en 1876 y aprobada por el Congreso de los Estados Unidos. La ACS se ha comprometido a mejorar la vida de todas las personas mediante la transformación del poder de la química. Su misión es promover el conocimiento científico, empoderar a la comunidad global y defender la integridad científica, y su visión es un mundo construido basándose en la ciencia. La Sociedad es líder mundial en la promoción de la excelencia en la educación científica y en el acceso a información e investigación relacionadas con la química a través de sus múltiples soluciones de investigación, publicaciones revisadas por expertos, conferencias científicas, libros electrónicos y noticias semanales periódicas de Chemical & Engineering News. Las revistas de la ACS se encuentran entre las más citadas, las más fiables y las más leídas en la literatura científica; sin embargo, la propia ACS no realiza investigación química. Como líder en soluciones de información científica, su división CAS se asocia con innovadores internacionales para acelerar los avances mediante la preservación, la conexión y el análisis de los conocimientos científicos del mundo. Las sedes principales de la ACS se encuentran en Washington, D.C., y Columbus, Ohio.
Los periodistas registrados pueden suscribirse al portal de noticias para periodistas de ACS en EurekAlert! para acceder a comunicados de prensa públicos y retenidos. Para consultas de los medios, comuníquese con newsroom@acs.org.
Nota para los periodistas: Notifique que esta investigación se presentó en una reunión de la American Chemical Society. La ACS no realiza investigaciones, sino que publica y difunde estudios científicos revisados por expertos.
Síganos: Facebook | LinkedIn | Instagram
Title
Electrochemical corneal refraction
Abstract
The cornea is a transparent, highly organized anatomical structure that is responsible for ~2/3 of the refractive power of the eye. The corneal stroma consists of orthogonally stacked collagen- fibril lamellae whose molecular composition and precise macromolecular geometry eliminate backscattered light and maintain the shape of the cornea. Anatomical variation, birth defects, trauma, and various pathologies can alter the shape, structural stability, and transparency of the cornea, thus affecting vision. Surgical interventions to treat myopia, hyperopia, and astigmatism include laser-assisted in situ keratomileusis (LASIK) and photorefractive keratectomy (PRK). Despite their popularity, these procedures are expensive and permanently lower the biomechanical strength of the cornea. Here we report our efforts to apply electromechanical reshaping (EMR) as a molecular- based, non-ablative/non-incisional alternative to laser vision refraction, using ex vivo rabbit globes. EMR relies on short electrochemical pulses to electrolyze interstitial water, with subsequent diffusion of protons into the extracellular matrix of collagenous tissues; protonation of immobilized anions within this matrix disrupts the ionic-bonding network that provides structural integrity. This leaves the tissue transiently responsive to mechanical remodeling; subsequent re-equilibration to physiological pH restores the ionic matrix, resulting in persistent shape change of the tissue. Optical coherence tomography (OCT), second-harmonic generation (SHG), and confocal microscopy suggest that EMR enables control over corneal contouring while maintaining the underlying macromolecular collagen structure and stromal cellular viability.