《Bioengineering》：Preservation and Reuse of KLEx Lenticules: From Biobanking to Therapeutic and Refractive Innovations
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基质角膜移植术（stromal keratophakia）最早由Jose Ignacio Barraquer于20世纪60年代提出，是一种屈光性手术，其原理是将一枚基质透镜植入受者角膜的板层角膜切除术床中。通过增加中央角膜厚度，植入的透镜诱导角膜
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基质角膜移植术（stromal keratophakia）最早由Jose Ignacio Barraquer于20世纪60年代提出，是一种屈光性手术，其原理是将一枚基质透镜植入受者角膜的板层角膜切除术床中。通过增加中央角膜厚度，植入的透镜诱导角膜前表面曲率变陡，从而增加屈光力。然而，由于机械性微型角膜刀的技术局限以及冷冻切削组织的使用，早期临床结果往往不稳定，并存在基质坏死、上皮内生、诱导性散光、视力恢复缓慢和角膜混浊等风险。尽管存在这些局限，Barraquer厚度定律（Barraquer’s law of thickness）为现代屈光手术（包括激光原位角膜磨镶术，LASIK）奠定了基础。飞秒激光技术的进步使得精确制备屈光性透镜、基质瓣和囊袋成为可能。这反过来重新激发了人们对基质角膜移植术的兴趣，并推动了角膜透镜提取术（keratorefractive lenticule extraction, KLEx）的出现，通过该手术可获得基质透镜。这些透镜可以被保存并重新用于各种治疗性和屈光性应用。在本综述中，研究人员对KLEx来源透镜的处理与生物银行保存、其在远视和老视矫正中的再利用，以及其在基质厚度恢复、基于细胞的组织工程、药物递送、角膜结构修复、黄斑裂孔修复和青光眼引流管覆盖中的治疗潜力进行了全面概述。
论文主体内容总结
1. 引言
人眼角膜总屈光力约为43屈光度（D），占眼球总屈光力的三分之二，其余三分之一由晶状体提供。由于角膜屈光力取决于其曲率，早期手术方法聚焦于改变角膜形态以矫正近视、远视和散光等屈光不正。基质角膜移植术通过增加中央角膜厚度诱导角膜前表面曲率变陡从而增加屈光力，但早期临床结果常因机械性微型角膜刀和冷冻切削组织的技术局限而不稳定。尽管存在这些局限，Barraquer厚度定律为包括LASIK在内的现代屈光手术奠定了基础。为克服机械性微型角膜刀导致的角膜穿孔风险，Herbert Kaufman和Theodore Werblin引入了角膜表层移植术（epikeratophakia），但临床结果同样不可预测。飞秒激光技术的进步使精确制备屈光性透镜成为可能，重新激发了人们对基质角膜移植术的兴趣，并推动了KLEx手术的兴起。KLEx手术中提取的透镜通常作为医疗废物被丢弃，但随着手术数量的增加和供体角膜组织的短缺，这些透镜代表了一种宝贵的活性基质组织来源。KLEx来源透镜具有天然胶原结构、光学透明性、机械强度和生物相容性等优势，且通常来源于年轻健康的供体，适用于多种治疗应用。
2. 透镜银行
新鲜KLEx透镜的即时使用在物流上具有挑战性，因此建立透镜银行对于收集、处理、保存和分发至关重要。
2.1. 短期储存与运输
大多数屈光中心缺乏长期保存所需的实验室设施，因此需要一种中间性、廉价的运输介质。研究评估了磷酸盐缓冲液（PBS）、Optisol-GS、含胎牛血清（FBS）的DMEM培养基以及无水甘油等溶液，结果表明四种介质均能在48小时内有效维持透镜透明度。透明质酸（HA）作为一种有前景的运输介质，能比Coldix更有效地保存KLEx透镜的生理性基质结构。运输持续时间也是关键因素，透镜在PBS中于4°C下可维持透明度长达5天。
2.2. 长期保存技术
冷冻保存是最常用的长期储存技术，可在?80°C至?196°C之间长期储存组织。细胞保存通常使用二甲基亚砜（DMSO）等冷冻保护剂，但其会破坏天然胶原纤维组织并损害生物力学完整性。无水甘油保存是另一种替代方案，具有良好的脱水和抗菌特性，能有效维持胶原完整性，但不保存基质细胞活性。对于屈光性植入和结构性角膜移植术，基质细胞活性并非必需。冷冻保存的主要局限在于技术复杂性和高成本。首个监管机构许可的角膜透镜银行服务OptiQ（新加坡Cordlife公司）于2021年推出，通过与现有AABB和FACT认证的脐带血和组织银行设施共址运营，为其他地区提供了可行模式。脱水是一种更简单且经济有效的替代方案，包括层流罩下风干后储存于硅胶中，或在低压和温和加热下进行受控脱水。水凝胶营养胶囊是一种较新的保存方法，可维持透镜透明度、胶原组织和细胞活性长达一年。透镜的解剖方向保存是一个关键技术考量，可通过将透镜转移到标记的硬性透气性（RGP）接触镜载体上或采集时在上级边缘放置尼龙缝线来实现。
质量保证、筛查与监管考量
建立透镜银行需要全面的质量保证、供体筛查、可追溯性和法规合规框架。供体筛查应包括详细病史和通过核酸扩增检测（NAT）进行的血清学检测，以排除HIV、乙型/丙型肝炎、西尼罗病毒和人类T淋巴细胞病毒（HTLV）等传染性疾病。每个透镜应具有唯一标识并可追溯至对应供体。透镜只有在满足微生物学和储存要求且表现出完整结构完整性时方可临床使用。在美国，KLEx透镜被FDA归类为人类细胞、组织以及细胞和组织产品（HCT/Ps）；在欧盟，则受指令2004/23/EC及其执行指令监管。
3. KLEx透镜的屈光性应用
3.1. KLEx透镜植入用于远视矫正
远视是全球最常见的屈光不正之一，亚洲患病率约为36%，美洲49%，欧洲40%，非洲47%。准分子激光手术如PRK和LASIK需要外周基质消融以实现中央角膜变陡，这一生物力学上具有挑战性的过程会导致基质变薄并可能损害角膜稳定性。KLEx来源透镜植入作为一种有前景的替代方案，通过添加基质组织而非去除组织，更好地保留了角膜生物力学。Pradhan等人首次报道了飞秒激光辅助角膜移植术的临床应用，植入中央厚度为127μm的同种异体KLEx透镜矫正高度远视，一年后仍存在明显欠矫。Ganesh等人使用冷冻保存的SMILE来源透镜在9只眼中进行远视矫正，平均残余等效球镜（SE）为+0.6D，5年随访证实了长期稳定性和显著的SE降低。Sun等人报道了自体透镜植入，并提出预测模型估算矫正效果。Lin等人比较了自体与同种异体透镜植入，发现自体组前层角膜密度值在术后1个月恢复至术前水平，而同种异体组在术后6个月仍显著高于术前。植入深度是影响屈光可预测性的关键因素，研究表明100μm浅层植入可实现约78%的目标矫正，而160μm深层植入仅为50%。上皮重塑是影响长期屈光稳定性的另一重要因素，研究观察到甜甜圈样上皮重塑模式，上皮代偿可能部分调节屈光结果。
3.2. KLEx透镜植入用于老视治疗
老视是最普遍的屈光不正，预计到2030年全球将有21亿病例。合成角膜嵌体如Kamra小孔径嵌体和Presbia Flexivue微透镜已商业化，但存在基质炎症反应、变薄、融解和混浊等并发症。近视性KLEx透镜作为合成嵌体的生物替代品，具有优越的生物相容性，保留生物营养流动并降低基质炎症反应和挤出的风险。Liu等人在非人灵长类模型中验证了概念，植入中央厚度65μm的透镜后，模拟角膜曲率值增加1.08–2.3D。Jacob等人植入中央修剪为1mm的SMILE来源透镜，术后裸眼近视力提高3至5行而不影响裸眼远视力。2026年1月，FDA授予Allotex ALLO-1角膜同种异体移植物有条件的研究性器械豁免（IDE），该产品为脱细胞角膜移植物，直径2.6mm，厚度20–22μm，通过准分子激光切割并采用电子束辐射灭菌。长期多中心研究显示，101例正视性老视患者治疗后近和中间视力显著且稳定改善，98.9%的患者在6个月时达到20/40或更好的裸眼近视力。
4. KLEx透镜的治疗性应用
4.1. KLEx透镜用于治疗圆锥角膜和LASIK术后角膜膨隆
圆锥角膜和LASIK术后角膜膨隆等扩张性疾病以进行性角膜变陡和变薄为特征。现有治疗包括眼镜或接触镜、角膜交联（CXL）、角膜基质环段（ICRS）以及深前板层角膜移植术（DALK）或穿透性角膜移植术（PK）。KLEx透镜植入通过提供体积增强和角膜重塑来实现角膜变平和规则化。Sachdev等人首次报道了将新鲜SMILE来源透镜置于圆锥最薄区域后进行CXL。Ganesh和Brar等人评估了飞秒激光基质内透镜植入（FILI）联合加速CXL治疗进行性中央圆锥角膜，术后裸眼远视力和最佳矫正远视力显著改善，平均角膜曲率变平3.42±2.09D。Dong等人验证了FILI联合CXL在晚期圆锥角膜中的应用，角膜最薄点厚度从392.67±6.46μm显著增加至482.67±12.08μm。Mastropasqua等人提出植入负弯月形基质透镜，术后前表面平均曲率从58.69D降至53.59D。Niazi等人采用定制化透镜植入，根据个体断层扫描特征将透镜塑形为项链段或120°环状，术后平均角膜曲率从54.68±2.77D降至51.95±2.21D，刚度参数SP-A1从66.8±13.3增加至100.3±11.4。Wei等人对11例进行性圆锥角膜患者进行了5年随访，证实该方法提供稳定的长期生物力学强化并维持角膜形态。Li等人将冷冻保存的同种异体透镜植入治疗LASIK术后角膜膨隆，术后裸眼远视力从1.52±0.40改善至0.74±0.28 logMAR。
4.2. KLEx来源透镜作为细胞支架
脱细胞角膜支架为细胞生长和分化提供了比合成替代品更自然的环境。脱细胞透镜需满足以下标准：无可检测的核物质、保留细胞外基质（ECM）结构和蛋白含量（包括胶原、纤连蛋白和糖胺聚糖，GAG），以及良好的力学性能保持。各种脱细胞策略包括化学、生物（酶促）和物理方法，它们在细胞去除效率和ECM保存方面各有不同。Alió等人将人脂肪来源干细胞（h-ADASCs）再细胞化的人基质片植入兔角膜基质中，移植物保持完全透明且无排斥迹象，移植的人细胞存活并分化为角膜细胞。Aghamollaei等人研究了接种华通胶间充质干细胞（WJ-MSCs）的脱细胞人SMILE来源透镜，再细胞化透镜表现出更高的角膜细胞标志物表达。Ghiasi等人将脱细胞SMILE来源透镜与角膜细胞条件培养基（KCM）结合以优化h-ADASC分化，显著增加了角膜细胞特异性基因和蛋白表达。Hong等人开发了将脱细胞KLEx透镜嵌入压缩胶原内的角膜缘上皮干细胞（LESC）载体，在兔角膜缘干细胞缺乏症模型中实现了稳定的眼表重建。Qin等人将分化为角膜上皮样细胞的诱导多能干细胞（iPSCs）接种到脱细胞基质透镜上，证实了角膜上皮标志物（CK3、CK12和p63）的表达增加。Hazra等人提供了使用脱细胞SMILE透镜作为人角膜内皮细胞（hCECs）载体的概念验证证据。Gu等人构建了结合SMILE来源基质透镜与人视网膜色素上皮（RPE）细胞的RPE片，在兔模型中证实了良好的生物相容性。
4.3. KLEx透镜作为药物递送系统
滴眼液形式的局部给药仍是最常见的眼病治疗方法，但通常不到5%的给药剂量能在眼表停留足够长时间以产生治疗效果。KLEx透镜具有非免疫原性、机械强度高且富含胶原的ECM等内在优势，ECM可作为生长因子（GFs）的储库。Mastropasqua等人研究了使用SMILE来源基质透镜作为神经生长因子（NGF）的眼部药物递送系统，将脱细胞透镜与负载重组人NGF（rhNGF）的聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）微粒孵育，体外实验显示24小时内快速初始释放，随后持续释放长达一个月。体内研究证实了生物相容性，且rhNGF-MP组角膜神经纤维密度在3周时显著增加。Pelusi等人研究了生物工程透镜支架用于细胞和蛋白治疗药物的联合递送，人羊水干细胞（hAFSCs）和rhNGF负载微粒的协同效应显著降低了炎症、氧化、凋亡和血管生成标志物的表达。Rao等人评估了脱细胞和交联SMILE来源透镜负载左氧氟沙星的缓释能力和抗菌活性，结果显示体外持续释放超过21天，对金黄色葡萄球菌具有强效且持久的抗菌活性。同一研究组还评估了负载银纳米颗粒（AgNPs）的交联和脱细胞SMILE来源透镜，释放的AgNP浓度超过了对金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌的最低抑菌浓度。
4.4. KLEx透镜用于结构性角膜移植术
4.4.1. 角膜穿孔和黄斑裂孔的生物补片
角膜穿孔是多种感染性和非感染性疾病导致的严重结局，需要紧急干预以保持眼球完整性。对于大于2.0mm的穿孔或伴有显著基质组织丢失的穿孔，传统临时方法往往不足。角膜移植术虽是确定性修复的金标准，但受限于全球供体组织短缺。KLEx透镜作为生物补片，除提供即时机械支持和角膜密封外，还可作为生物相容性基质支架促进伤口愈合和宿主细胞再增殖。Wu等人首次报道了使用SMILE来源透镜治疗六例角膜穿孔患者，所有眼睛均成功密封，50%的患者术后最佳矫正视力改善，3–4周内观察到部分基质整合和完全再上皮化。El Aziz等人使用单层基质透镜覆盖单层羊膜，七例患者均获得完全解剖闭合。Jiang等人对20例患者（22只眼）进行了更大规模的病例系列研究，所有病例均恢复眼球完整性，平均最佳矫正视力从0.17±0.20显著改善至0.27±0.25。Bhandari等人首次报道了使用人纤维蛋白胶固定SMILE来源透镜的无缝线技术，所有移植物在随访期间保持良好贴附和透明。
