vật liệu sinh học trong nhãn khoa

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM
BỘ MÔN: CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU Y SINH HỌC
ĐỀ TÀI:
VẬT LIỆU SINH HỌC TRONG
NHÃN KHOA
GVHD: Ths. Trần Thị Phương Nhung
Nhóm: Mai Thị Nga 11231951
Khu Văn Đô 11070911
Nguyễn Hoàng Trúc Ly 11240701
Trần Khánh Trúc 11050501
TP.HCM, ngày 5 tháng 4 năm 2015
1
MỤC LỤC
Contents
2
I. Mở đầu:
Định nghĩa về vật liệu y sinh được đưa ra cách đây hơn 30 năm. Tuy vậy, sản
phẩm của cong nghệ vật liệu y sinh đã được dử dụng từ trước công nguyên , đó là
răng giả, chỉ khâu, vật cố định xương… Cho đến nay, công nghệ vật liệu y sinh đã
phát triển mạnh mẽ trên khắp thế giới với tốc độ rất nhanh và phổ ứng dụng ngày
càng rộng. Sở dĩ có sự phát triển mạnh mẽ như thế là do nhu cầu cấy ghép vật liệu
và lợi nhuận thu được từ công nghệ này rất lớn. Tuy vậy, đến thời điểm này
ngành công nghệ này vẫn chưa đáp ứng đủ nhu cầu của ngành y trong việc cung
cấp vật liệu cấy ghép. Bởi vì y học hiện đại không chỉ tập trung ào việc chữa các
khuyết hổng mà còn quan tâm rất nhiều đến khả năng “tái tạo” được khuyết hổng
đó.
Ở Việt Nam, nhu cầu sử dụng vật liệu y sinh trong cấy ghép là rất lớn. Có rất
nhiều loại bệnh, tật, hoặc khuyết tật, khuyết tật bẩm sinh gây hư hại 1 phần hoặc
toàn bộ chức năng của mô, cơ quan mà chỉ có cấy ghép mới có thể cứu chữa cho

người bệnh. Trong khi nguồn hiến tặng rất hiếm mà lại gặp nhiều vấn đề về y đức,
nhu cầu sử dụng vật liệu ghép thay thế là rất lớn. Riêng đối với lĩnh vực nhãn
khoa, ngành vật liệu y sinh đã đạt được nhiều thành tựu rất đáng chú ý, đem lại hy
vọng sáng mắt cho nhiều người. Với đề tài tiểu luận “ Vật liệu sinh học trong
nhãn khoa”, nhóm sẽ trình bày tất cả các vấn đề liên quan đến nhãn khoa có ứng
dụng của vật liệu y sinh, từ cấu tạo chung của mắt, đến các vật liệu đang được sử
dụng hiên nay trong nhãn khoa, các bộ phận có thể thay thế của mắt, các bước
phát triển và hướng phát triển hiện nay của vật liệu sinh học trong nhãn khoa.
3
II. Nội dung
1. Giới thiệu về vật liệu sinh học
1.1 Khái niệm
Một vật liệu sinh học là bất kỳ chất hoặc hợp chất nào (không phải là thuốc) có
nguồn gốc tổng hợp hoặc tự nhiên, được dùng để điều trị, tăng cường hoặc thay
thế mô, cơ quan hoặc chức năng của cơ thể (NIH)
Vật liệu sinh học là các vật liệu (tổng hợp và tự nhiên, rắn và lỏng) được sử dụng
trong các thiết bị y học (medical device) hoặc trong tiếp xúc với hệ sinh học
(University of Washington Engineered Biomaterials).
Mặc dù các vật liệu sinh học chủ yếu được ứng dụng trong y học nhưng chúng
cũng được sử dụng trong nuôi cấy tế bào, xử lý các phân tử sinh học trong công
nghệ sinh học, thủy sản, nông nghiệp…
1.2 Phân loại
Vật liệu sinh học được phân thành: vật liệu sinh học có nguồn gốc sinh học và vật
liệu sinh học tổng hợp.
- Vật liệu sinh học có nguồn gốc sinh học: vật liệu mô mềm và mô cứng
- Vật liệu sinh học tổng hợp: kim loại, polymer, gốm, composit
Sự khác biệt giữa vật liệu sinh học có nguồn gốc sinh học và vật liệu sinh học
tổng hợp:
Vật liệu sinh học có nguồn gốc sinh học và vật liệu sinh học tổng hợp có các đặc
tính khác nhau đáng kể. Ví dụ, mô gồm nhiều tế bào; kim loại, gốm, polymer thì

không có tế bào. Mô có khả năng tự sửa chữa một phần hoặc toàn bộ; kim loại,
gốm, polymer thì không…
4
Bảng 1.1: So sánh vật liệu sinh học có nguồn gốc sinh học và vật liệu sinh học
tổng hợp.
Vật liệu sinh học có nguồn gốc sinh học Vật liệu sinh học tổng hợp
Có tế bào
Có nước
Không đẳng hướng
Không đồng nhất
Nhớt, đàn hồi
Có khả năng tự sửa chữa/sống
Không có tế bào
Khan
Đẳng hướng
Đồng nhất
Mềm dẻo, đàn hồi
Không sống
Ví dụ về sự khác nhau giữa mô và vật thay thế mô: thành mạch máu. Lót trong
lòng mạch máu là các tế bào nội mô. Các thành phần cấu trúc chính dưới nội mô
gồm các tế bào cơ trơn, collagen và elastin. Số lượng các thành phần này và
hướng của các sợi phụ thuộc vào vị trí trong mô mạch, loại mạch (động mạch,
tĩnh mạch) và kích thước của mạch máu. Để thay thế mô phức tạp này, các ống
polymer polytetrafluoroethylene hoặc poly(ethylene terephthalate) thường được
sử dụng làm vật ghép tổng hợp.
Bảng 1.2: Các loại mô và một số vật liệu sinh học được sử dụng để thay thế
Mô Vật liệu tổng hợp thay thế
Mạch máu
Kính sát tròng
Hông

Răng
Polytetrafluoroethylene
Poly(ethylene terephthalate)
Polymethylmethacrylate
Ti-6Al-4V
Co-Cr-Mo
Amalgam
Ti

5
Bảng 1.3 Phân loại vật liệu sinh học theo nguồn gốc:
I. Vật liệu sinh học có nguồn gốc sinh
học
II. Vật liệu sinh học tổng hợp
1. Mô mềm
Da, gân, màng ngoài tim, giác mạc
1. Polymer
Ultra High Molecular Weight
Polyethylene
( UHM WPE),
Polymethylmethacarylate
(PMMA), Polyethyletherketone
(PEEK),
Silicone, Polyurethane (PU),
Polytetrafluoroethylene (PTFE)
2. Mô cứng
Xương, răng
2. Kim loại
Thép không gỉ, hợp kim Cobalt (Co-Cr-
Mo), hợp kim Titan (Ti-Al-V),vàng,

bạch kim
3. Gốm
Alumina (A 1203), Zirconia (Zr02),
Carbon,
Hydroxylapatite [CalO( PO&( OH)z],
Tricalcium Phosphate [Caj(PO4)2],
Bioglass [Na20( CaO)(P203)(Si02)],
Calcium Aluminate [Ca(A1204)]
4. Composit
Carbon Fiber (CF)/PEEK,
CF/UHMWPE,
CF/PMMA , Zircon idSil icdB IS –
GMA
6
 Yêu cầu
Các vật liệu sinh học phải có các đặc tính đặc biệt như: tính tương hợp sinh học,
không sinh khối u, kháng xói mòn, có độc tính thấp. Tuy nhiên, tùy thuộc vào ứng
dụng, các vật liệu cần đạt các yêu cầu khác nhau. Đôi khi, các yêu cầu này ngược
nhau hoàn toàn. Ví dụ: trong công nghệ mô xương, khung (scaffold) polymer cần
có khả năng phân hủy sinh học để khi các tế bào tạo ra chất nền ngoại bào của
riêng chúng thì vật liệu polymer sẽ được thay thế hoàn toàn. Trong van tim cơ
học, các vật liệu cần có tính ổn định sinh học, kháng xói mòn và không phân hủy
theo thời gian (tồn tại hơn 20 năm).
Nói chung, các yêu cầu của vật liệu sinh học có thể được phân thành 4 nhóm:
1) Tính tương hợp sinh học: vật liệu phải không gây phản ứng không tốt của vật
chủ nhưng kích thích sự hòa hợp mô - vật ghép tốt. Sự xuất hiện phản ứng viêm là
điều cần thiết trong tiến trình lành hóa vết thương. Tuy nhiên, sự viêm kéo dài có
thể chỉ ra sự hoại tử mô hoặc không có tính tương hợp.
2) Có thể khử trùng: vật liệu có thể chịu được sự khử trùng. Các kỹ thuật khử
trùng gồm: tia gamma, khí (ethylene oxid) và hấp hơi nước. Một số polymer như

polyacetal sẽ khử polymer hóa và sinh ra khí độc formaldehyd khi được chiếu
dưới tia gamma năng lượng cao. Do đó, cách tốt nhất để khử trùng các polymer
này là khí ethylene oxid.
3) Có tính chức năng: Tính có chức năng của một bộ phận giả tùy thuộc vào khả
năng tạo được hình dáng phù hợp với một chức năng đặc biệt. Do đó, vật liệu phải
được tạo hình dáng bằng các quy trình chế tạo công nghệ. Sự thành công của stent
động mạch vành (loại vật liệu y học được sử dụng rộng rãi nhất) được cho là nhờ
quy trình chế tạo hiệu quả thép từ việc xử lý nhiệt để tăng độ bền của nó.
4) Có thể chế tạo: Nhiều vật liệu có tính tương hợp sinh học nhưng trong khâu
cuối cùng (khâu chế tạo thành công cụ) không thực hiện được.
Khi vật ghép tiếp xúc với hệ sinh học, các phản ứng sau được quan sát:
(1) Trong vòng vài giây đầu tiên, các protein từ dịch cơ thể sẽ lắng đọng.
Lớp protein này điều hòa nhiều phản ứng của hệ thống tế bào. Cấu trúc của các
protein hấp phụ phụ thuộc vào các đặc tính bề mặt của vật ghép.
(2) Mô xung quanh vật ghép phản ứng giống như phản ứng của cơ thể với
tổn thương hoặc nhiễm trùng. Do các kích thích cơ học và hoá học, vật ghép có
thể gây ra viêm kéo dài. Kết quả là mô hạt hình thành xung quanh vật ghép.
(3) Trong suốt quá trình tiếp xúc giữa vật liệu sinh học và cơ thể, môi
trường cơ
7
thể sẽ gây ra sự phân hủy. Các quá trình thủy phân và oxid hóa có thể làm mất
tính ổn định cơ học và giải phóng các sản phẩm phân hủy.
(4) Kết quả của sự chuyển vận các sản phẩm phân hủy có khả năng hòa tan qua hệ
mạch và bạch huyết là phản ứng của toàn cơ thể với vật ghép là không thể
tránh khỏi. Ngoài ra, sự nhiễm khuẩn của vật ghép cũng được xem là một trở
ngại.
2. Cấu tạo chung của mắt
Hình 2.1. Cấu tạo mắt người.
Mắt là cơ quan thị giác, gồm 2 con mắt có kích thước nhỏ. Mỗi con mắt là một
khối cầu dai có đường kính chừng 2,5 cm. Chức năng của mắt là để xác định các

đối tượng nhìn, tập hợp và hội tụ tia sáng từ đối tượng, sau đó truyền hình ảnh rõ
nét đến các tế bào nhạy cảm ánh sáng nằm ở đáy mắt, nơi hình ảnh được thu nhận
và bước đầu được xử lý.
Hình ảnh sau đó được chuyển tải bởi xung điện dọc theo dây thần kinh thị giác (là
dây thần kinh đi từ đáy mắt lên não). Các dây thần kinh thị giác liên kết với nhau
trong não bộ cho phép chúng ta nhìn thấy được những hình ảnh kết hợp từ cả hai
mắt. Phần não bộ ghi nhận các tín hiệu thị giác này được gọi là vỏ não thị giác,
nằm ở phía sau cùng của não bộ. Từ vỏ thị giác, tín hiệu được truyền đến nhiều
phần khác của não. Các xung điện ban đầu phải trải qua một quá trình xử lý phức
tạp để tạo ra những hình ảnh mà chúng ta nhìn thấy.
Mắt cấu tạo gồm cầu mắt và các phần phụ (lông mi, lông mày…). Cầu mắt gồm 3
lớp màng:
Màng cứng (giác mạc): phần trong suốt phủ bên ngoài cầu mắt, bảo vệ mắt và cho
ánh sáng xuyên qua, khuếch đại ánh sáng.
8
Màng mạch: chứa sắc tố, tạo ra màu của mắt, phía màng gần giác mạc có lỗ thủng
gọi là con ngươi, áp sát con ngươi là lòng đen. Nằm sau con ngươi là thủy tinh thể
có tác dụng khuếch tán ánh sáng.
Màng lưới (võng mạc): được tạo nên từ các tế bào thị giác, chuyển kích thích ánh
sáng, hình ảnh bên ngoài thành xung thần kinh thị giác.
Như vậy, các bộ phận quan trọng và dễ bị tổn thương nhất của mắt gồm có, giác
mạc, thủy tinh thể và võng mạc.
2.1 Giác mạc:
Giác mạc là lớp màng trong suốt nằm ngoài cùng nhãn cầu, phía trước tròng đen,
không có mạch máu, chiếm 1/5 diện tích phía trước của vỏ nhãn cầu. Ranh giới
giữa giác mạc và củng mạc là vùng rìa giác mạc bề rộng của vùng rìa chừng1mm.
Đây là vùng có cấu tạo giải phẫu rất đặc biệt và vai trò sinh lý rất quan trọng của
nhãn cầu. Giác mạc như lớp kính trong suốt đón ánh sáng bên ngoài vào, giúp
chúng ta có thể nhìn thấy được thế giới xung quanh ta. Thị lực sẽ bị giảm hay bị
mất hoàn toàn nếu giác mạc trở nên mờ đục do bị bệnh, tổn thương hoặc nhiễm

khuẩn.
Giác mạc bao gồm năm lớp:
- Lớp biểu mô giác mạc
- Lớp màng Bowman
- Lớp nhu mô
- Lớp màng Descemet
- Lớp nội mô.
Giác mạc bình thường không có mạch máu, dinh dưỡng của giác mạc chủ yếu do
thẩm thấu từ hai cung mạch nông và sâucủa vùng rìa, từ thuỷ dịch và từ nuớc mắt.
Các bệnh phổ biến cần ghép giác mạc:
Viêm giác mạc
Nhiễm trùng giác mạc, hay viêm giác mạc, là nguyên nhân phổ biến dẫn đến ghép
giác mạc. Nhiễm trùng có thể bao gồm vi khuẩn, nấm hoặc amip trong tự nhiên.
Nếu tình trạng loét giác mạc nghiêm trọng và sẹo giác mạc gây ảnh hưởng đến độ
trong của giác mạc và thị lực thì cần phải ghép giác mạc.
Giác mạc hình chóp (Keratoconus)
Giác mạc hình chóp là một chứng rối loạn của giác mạc làm cho giác mạc dần
dần trở nên mỏng đi. Giác mạc bị mỏng đi sẽ phình ra trước và trở thành hình
chóp, làm thay đổi trong khả năng khúc xạ của mắt. Tình trạng này đặc biệt làm
9
tăng độ loạn thị và dẫn đến thị lực kém. Trong giai đoạn đầu, bệnh có thể được
điều trị bằng kính sát tròng cứng. Tuy nhiên nếu kính sát tròng không được dung
nạp thì cần phải ghép giác mạc.
Loạn dưỡng nội mô giác mạc dạng Fuch
Trong giai đoạn đầu của bệnh, tầm nhìn bị mờ nhưng càng ngày càng cải thiện.
Nhưng trong giai đoạn sau, chứng loạn dưỡng nội mô giác mạc dạng Fuch có thể
gây ra sưng, làm méo mó tầm nhìn và đau. Tình trạng này ảnh hưởng đến độ
trong của giác mạc và trong những trường hợp nghiêm trọng, cần phải ghép giác
mạc để phục hồi thị lực.
Loạn dưỡng giác mạc kiểu hàng rào

Đây là sự tích tụ của các sợi protein bất thường trong lớp giữa của giác mạc làm
đục tầm nhìn. Nếu sự tích tụ protein này xảy ra ở lớp ngoài cùng của giác mạc,
giác mạc có thể bị mòn. Các phương pháp điều trị y tế như thuốc nhỏ mắt hoặc
kính sát tròng mềm có thể giúp ích nhưng trong những trường hợp nghiêm trọng,
có thể cần phải ghép giác mạc.
2.2 Thủy tinh thể:
Thể thuỷ tinh là một thấu kính trong suốt hai mặt lồi được treo cố định vào vùng
thể mi nhờ các dây Zinn. Thể thuỷ tinh dày khoảng 4mm đường kính 8-10mm
bán kính độ cong của mặt trước là 10mm, mặt sau là 6mm. Công suất quang học
là 20-22D.
Thể thuỷ tinh có 2 mặt trước và sau, nơi hai mặt này gặp nhau gọi là xích đạo.
Mặt trước tiếp giáp với mặt sau của mống mắt, mặt sau tiếp giáp với màng dịch
kính. Xích đạo thể thuỷ tinh cách thể mi khoảng 0,5 mm, ở đây có các dây chằng
trong suốt nối liền từ bờ ngoài thể thuỷ tinh đến thể mi gọi là các dây chằng Zinn
có tác dụng giữ thể thuỷ tinh tại chỗ và truyền các hoạt động của cơ thể mi đến
màng bọc thể thuỷ tinh.
Công suất hội tụ của thể thủy tinh có vai trò quan trọng trong hệ thống khúc xạ,
giúp tiêu điểm ảnh hội tụ đúng trên võng mạc khi nhìn xa. Khả năng thay đổi độ
dày của thể thuỷ tinh gọi là sự điều tiết có tác dụng giúp mắt nhìn rõ những vật ở
gần.
Một số bệnh phổ biến:
- Đục thủy tinh thể: Bệnh đục thủy tinh thể (cataract) là một trong những nguyên
nhân hàng đầu gây mù trên thế giới và ở Việt Nam, bệnh thương gặp ở người
trên 50 tuổi, là hiện tượng đục mờ thủy tinh thể. Sự đục mờ này ngăn không
10
cho tia sáng lọt qua, kết quả là võng mạc không thu được hình ảnh và thị lực
bệnh nhân suy giảm dẫn đến mù lòa.
- Tật khúc xạ: cận thị, viễn thị, loạn thị, lão thị
2.3 Cấu trúc võng mạc:
Võng mạc được cấu tạo bởi mười lớp. Lớp ngoài cùng chứa sắc tố và vitamin A.

Sắc tố có vai trò ngăn cản sự phản chiếu ánh sáng trong toàn nhãn cầu, sẽ khiến
cho hình ảnh sẽ bị mờ. Vitamin A rất cần thiết để thành lập quang sắc tố.
Võng mạc có 4 lớp tế bào:
Lớp biểu mô sắc tố: chỉ gồm 1 lớp tế bào nằm sát mạch mạc. Những tế bào này
dẹt hình lục giác, nhân nhỏ, bào tương có nhiều sắc tố. ở mặt đáy của tế bào có
những dải bào tương kéo dài tạo nên những tua sợi dài độ 5µ.
Lớp tế bào thị giác: đây là những tế bào cảm giác. Cực ngoài của các tế bào này
biệt hoá thành một cơ quan thụ cảm ánh sáng (photorécepxeur) vùi trong các tua
sợi của lớp biểu mô sắc tố. Cực trong của các tế bào này nối với những tế bào hai
cực. Có 2 loại tế bào cảm thụ ánh sáng là tế bào nón và tế bào que. Tế bào nón
giúp chúng ta nhận thức tinh tế hình ảnh của vật trong điều kiện có đầy đủ ánh
sáng, tế bào này cũng giúp chúng ta cảm nhận được màu sắc. Tế bào que giúp ta
nhìn được trong điều kiện ánh áng yếu.
11
Hoạt động sinh lý của tế bào nón và tế bào que là nhờ tác dụng của các chất hoá
học như Iodopsin trong tế bào nón và Rhodopsin trong tế bào que.
Rhodopsin tối ⇔ Rétinen + Protein
Iodopsin sáng ⇔ Vitamin A + Protein
Sự phân bố của tế bào nón và tế bào que không đồng đều ở võng mạc. Tế bào nón
chủ yếu nằm ở vùng võng mạc trung tâm và càng ra phía ngoại vi càng giảm dần.
Tế bào que nằm chủ yếu ở võng mạc ngoại vi.
Lớp tế bào 2 cực: có nhiệm vụ dẫn truyền xung động thần kinh từ các tế bào cảm
thụ ánh sáng đến các tế bào hạch. Có hai loại tế bào là tế bào hai cực đa sy-náp
nhận xung động từ nhiều tế bào thị giác và tế bào hai cực đơn sy-náp chỉ nhận
xung động từ một tế bào thị giác.
Lớp tế bào hạch hay tế bào đa cực: là những tế bào khá to, kích thước 20 - 30µ.
Mỗi tế bào có nhiều tua gai tiếp xúc với các tế bào hai cực, riêng ở vùng hoàng
điểm mỗi tế bào đa cực chỉ tiếp nối với một tế bào hai cực đơn sy-náp. Mỗi tế bào
hạch đều có một sợi trục rất dài, tất cả các sợi trục đều hướng về phía gai thị để
tạo nên dây thần kinh thị giác.

Một số bệnh về giác mạc cần ghép giác mạc nhân tạo:
- Bệnh thoái hóa sắc tố võng mạc: là bệnh di truyền, có triệu chứng nhìn kém
trong ánh sáng yếu. Việc điều trị bệnh thoái hóa sắc tố võng mạc hiện đang gặp
nhiều khó khăn do đây là bệnh nặng, có tính bẩm sinh, di truyền. Mọi sự can
thiệp của y học cũng chỉ mang tính chất điều trị triệu chứng, hy vọng làm chậm
sự tiến triển của bệnh. Hy vọng duy nhất cho người bệnh là hướng nghiên cứu
cấy vi mạch lên võng mạc hoặc tái tạo võng mạc tổn thương từ tế bào gốc.
- Mù bẩm sinh do bất thường ở các tế bào cảm thụ ánh sáng (tế bào que hoặc tế
bào nón)
3. Vật liệu y sinh học trong nhãn khoa
3.1. Các vật liệu y sinh học thay thế trong chữa trị các bệnh về mắt
3.1.1 Kính sát tròng:
Kính sát tròng là những đĩa nhựa cong, mỏng được thiết kế để bao phủ lấy giác
mạc của mắt. Chúng điều chỉnh đường ánh sáng đi vào mắt bằng cách cải thiện
cách ánh sáng tập trung lên võng mạc. Sức căng bề mặt cho phép kính sát tròng
bám vào lớp màng mỏng của nước mắt trên giác mạc.
Ngoài chức năng điều chỉnh thị lực, các loại kính sát tròng màu đặc biệt còn giúp
thay đổi màu sắc của mắt nhằm mục đích thẩm mỹ.
12
Một lợi thế của kính sát tròng là nó cho tầm nhìn ngoại vi tối đa, đặc biệt hữu ích
khi chơi thể thao và vận động. Kính sát tròng còn rất hữu ích trong việc điều
chỉnh thị lực khi độ của hai mắt khác nhau.
Hầu hết những người có thị lực không tốt đều có thể đeo kính áp tròng. Tuy
nhiên, một tỷ lệ nhỏ bị khô mắt, thường hay nhiễm trùng mắt hoặc dị ứng nặng có
thể không thích hợp với đeo kính sát tròng.
 Các loại kính sát tròng
Kính PMMA
\Kính PMMA là kính sát tròng loại cứng, làm bằng nhựa PMMA. Loại này không
cho phép oxy tiếp xúc trực tiếp với giác mạc, nhưng khi kính di chuyển khi nhấp
nháy mắt, nước mắt sẽ mang oxy hòa tan đến giác mạc. Loại này rất bền và có thể

sử dụng lâu dài. Hiện không còn bán trên thị trường.
Kính cứng thẩm khí (Kính sát tròng ‘nửa-cứng’)
Kính sát tròng cứng thẩm khí là loại mới hơn của kính sát tròng bằng nhựa cứng,
cho phép oxy thẩm thấu trực tiếp qua kính vào mắt. Loại này mặc dù kém bền
hơn so với kính PMMA nhưng thoải mái hơn. Một số kính sát tròng thẩm khí có
thể dùng được trong một thời gian dài.
So với kính mềm, kính sát tròng loại ‘nửa-cứng’ cần thời gian để làm quen nhưng
lại ít bị tích tụ chất lắng. Chúng đảm bảo chất lượng tầm nhìn tốt với ít nguy cơ
biến chứng do kính sát tròng như nhiễm trùng mắt hơn.
Kính sát tròng mềm
Vật liệu cấu tạo nên kính sát tròng mềm kết hợp với nước làm cho chúng mềm
mại và linh hoạt, và cho phép oxy vào giác mạc ở các mức độ khác nhau.
Hiên nay có 2 loại vật liệu làm kính sát tròng mềm: hydrogel và silicone
hydrogel. Kính hydrogel nói chung có độ thẩm thấu oxy thấp hơn so với loại kính
cứng thẩm khí. Kính silicone hydrogel có khả năng thẩm thấu oxy cao hơn so với
kính hydrogel và đôi khi có thể ngang bằng với kính cứng thẩm khí. Nói tóm lại,
nếu bạn đeo kính áp tròng trong nhiều giờ liên tục, bạn nên sử dụng kính silicone
hydrogel vì loại kính này ít dẫn đến các vấn đề về giác mạc do thiếu oxy cung
cấp.
Kính mềm là một trong những loại kính sát tròng phổ biến nhất ở Singapore vì
chúng rất tiện lợi, thoải mái và cho người dung sự thuận tiện lớn. Một số loại kính
sát tròng mềm có thể đeo được trong thời gian dài hơn so với các kính cứng,
13
nhưng bạn vẫn không nên đeo chúng qua đêm vì như vậy sẽ làm tăng nguy cơ
nhiễm trùng giác mạc.
Kính sát tròng mềm dùng một lần
Kính sát tròng mềm dùng một lần có thể được bỏ đi và thay thế hàng ngày, hàng
tuần hoặc hai tuần một lần ngày càng trở nên phổ biến vì sự thuận tiện và an toàn
của chúng. Bằng cách thay kính thường xuyên, khả năng xảy ra các phản ứng dị
ứng và tích tụ chất lắng sẽ giảm xuống.

Kính sát tròng hình xuyến
Kính sát tròng hình xuyến giúp điều chỉnh chứng loạn thị. Chúng có cả dạng cứng
và mềm.
3.1.2 Giác mạc
3.1.2.1 Giác mạc có nguồn gốc sinh học
Gồm có nguồn hiến tặng và nguồn tế bào gốc.
 Nuôi cấy giác mạc từ tế bào gốc
Vùng rìa giác mạc là chỗ nối tiếp giữa giác mạc trong suốt ở phía trước và củng
mạc trắng đục ở phía sau. Biểu mô vùng rìa gồm 710 hàng tế bào lớp. Lớp tế bào
đáy của biểu mô hình trụ và có khả năng phân chia. Những tế bào này được gọi là
tế bào gốc của biểu mô giác mạc. khi soi vùng rìa bằng kính hiển vi thấy các khía
dọc xếp theo hình nan hoa, đục hơn tổ chức bao quanh gọi là hàng rào Vogt. Hàng
rào Vogt là nơi tập trung nhiều sắc tố của vùng rìa và được coi là biểu hiện lâm
sàng của sự toàn vẹn các tế bào gốc của biểu mô giác mạc. Sự tồn tại và phát triển
của tế bào gốc còn phụ thuộc vào nhu mô vùng rìa. Nhu mô vùng rìa được coi
như môi trường có thể ức chế hoặc kích thích sự tang trưởng của các tế bào gốc
biểu mô.
14
Hình 3.1 Các loại tế bào vùng rìa giác mạc
Trong cơ thể người, biểu mô giác mạc luôn được đổi mới. Các tế bào gốc vùng rìa
phân chia và biệt hóa để bù lại về mặt số lượng và chất lượng các tế bào đã mất
đi. Tế bào gốc biểu mô giác mạc là các tế bào hình trụ, nằm ngay trên màng đáy
của lớp biểu mô vùng rìa, có khả năng phân chia mạnh. Từ cuối thập kỷ 80, sự tồn
tại của tế bào gốc của biểu mô giác mạc đã được nhiều nhà nhãn khoa trên thế
giới nêu ra và nghiên cứu chứng minh sự tồn tại đáo bằng các phương pháp khác
nhau. Davanger và Evansen (1971) là những người đầu tiên mô tả đặc điểm của
các tế bào biểu mô vùng rìa giác mạc. Sau đó nhiều công trình nghiên cứu khoa
học cơ bản đã được tiến hành chứng minh sự tồn tại của tế bào gốc giác mạc. Với
phương pháp đánh dấu tế bào bằng đồng vị phóng xạ, nhiều tác giả đã chứng
minh hoạt động giảm phân và biệt hóa tế bào xảy ra tại vùng rìa. Mặt khác, tế bào

biểu mô giác mạc chứa các loại keratin khác nhau tùy theo mức độ biệt hóa của tế
bào. Sự có mặt của keratin 3 và keratin 12 chứng tỏ mức độ biệt hóa cao của tế
bào biểu mô giác mạc. Các loại keratin này không bao giờ thấy ở tế bào đáy thuộc
vùng rìa. Tính chất này phù hợp với tính chất của tế bào gốc. Sự biểu mô hóa bắt
đầu từ phía chu vi giác mạc, có xu hướng về phía trung tâm giác mạc.
Bình thường, kiểu hình biểu mô giác mạc được duy trì nhờ sự cân bằng của
những tế bào biểu mô bị bong ra trên bề mặt và sự thay thế do giảm phân của tế
bào lớp đáy biểu mô và sự di cư về phía trung tâm giác mạc của những tế bào đáy
được sinh ra từ những tế bào gốc trong vùng rìa giác mạc.
Chức năng của tế bào gốc vùng rìa đó được nhiều nhà nhãn khoa nghiên cứu và
kết luận có 3 chức năng cơ bản: Bù đắp về mặt số lượng tế bào biểu mô giác mạc;
Biệt hóa thàh tế bào biểu mô giác mạc với chức năng và cấu trúc của tế bào biểu
mô trưởng thành; Ngăn chặn không cho biểu mô kết mạc xâm lấn lên bề mặt giác
mạc. những tế bào đó đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình tái tạo sinh lý và
trong quá trình tái tạo phục hồi sau tổn thương biểu mô giác mạc.
15
3.1.2.2 Giác mạc nhân tạo tổng hợp
- Vật liệu polymer: Giác mạc dùng cho bệnh nhân không thích ứng được làm
bằng vật liệu polymer, có tính chống nước. Nó có một lớp phủ ngoài và một màng
xúc giác hóa học, giúp thúc đẩy sự phát triển của các tế bào và cho phép chúng
lưu trú tại những mô tế bào. Diện tích bề mặt quang học cũng được cải thiện để
ánh sáng có thể xuyên qua một cách tốt hơn, và kết quả là một giác mạc nhân tạo
vừa giúp nhìn tốt hơn, vừa giúp tránh được các hiện tượng nhiễm trùng đã ra đời.
- Vật liệu plastic: Loại giác mạc nhân tạo này phải đáp ứng với những điều kiện
kỹ thuật trái ngược: Một mặt, vật liệu phải sinh trưởng một cách vững chắc với
các tế bào của mô bao xung quanh, mặt khác phải không có tế bào nào sinh
trưởng ở trong vùng thị giác của giác mạc nhân tạo: ví dụ ở chính giữa, vì nó sẽ
lại làm suy yếu mạnh thị lực. Phía mặt ngoài của mô cấy phải có khả năng giữ ẩm
bằng nước mắt, nếu không mô cấy sẽ bị mờ ở mặt trước khiến cho bệnh nhân phải
được thay mắt giả mới sau một khoảng thời gian tương đối ngắn. Ngoài ra, phía

bên ngoài của mô cấy phải được làm ẩm bằng nước mắt để cho mi mắt có thể
trượt qua nó mà không bị ma sát.Vật liệu này từ lâu đã được sử dụng trong y
khoa, ví dụ cho các mắt kính áp tròng. Để nó thỏa mãn với các tính chất cần thiết,
nhóm nghiên cứu đã thực hiện một bước phát triển phức hợp. Vật liệu này đã
được cải tiến hoàn toàn trên một nền tảng hóa học polime và hệ quả là được tái
thử nghiệm để đạt được sự chấp nhận sử dụng rộng rãi.
3.1.3 Võng mạc
3.1.3.1 Vật liệu có nguồn gốc sinh học
- Tế bào gốc đa năng (iPS): là các tế bào trươg3 thành đã được biến đổi trở lại
thành tế bào gốc và từ các tế bào này có thể chuyển hóa thành hơn 200 loại tế
bào khác nhau. Nhóm nghiên cứu đến từ viện Johns Hopkins đã lập trình cho
các tế bào gốc này để chúng phát triển thành các tế bào tiền võng mạc với cách
thức và tỉ lệ tương tự như trong phôi người. Khi phát triển, chúng phân hoá
thành 7 loại tế bào khác nhau tạo nên võng mạc và tự tổ chức thành các cấu
trúc ngoài dạng 3 chiều cần thiết cho hoạt động của các cảm thụ quan. Khi
võng mạc đạt 28 tuần tuổi, các nhà nghiên cứu đã kết nối các tế bào cảm thụ
quan ánh sáng với điện cực và truyền các xung ánh sáng vào chúng. Theo
nhóm nghiên cứu, các tế bào đã thể hiện các phản ứng quang hoá tương tự
võng mạc bình thường, đặc biệt là các tế bào hình que - thành phần chủ yếu cấu
tạo nên các cảm thụ quan ánh sáng. Tuy nhiên, cấu trúc võng mạc vẫn chưa
hoàn chỉnh, không có khả năng tái tạo hình ảnh và không có cách nào để võng
mạc nhân tạo có thể kết nối với vỏ não thị giác.
16
- Tế bào phôi thai gốc: có thể biệt hóa thành các tế bào biểu mô sắc tố võng mạc,
mục đích cấy ghép chữa trị chứng bệnh thoái hóa điểm vàng. Tế bào phôi thai
gốc có thể phát triển trong bất cứ loại mô nào của con người.
3.1.3.2 Vật liệu sinh học tổng hợp:
- Argus II là thiết bị điện tử sinh học thế hệ thứ 2 của công ty Second Sight chế
tạo. Argus II một hệ thống gồm nhiều thành phần. Đầu tiên phải kể đến một
chiếc camera kĩ thuật số được gắn trên một cặp mắt kiếng. Hình ảnh từ camera

sẽ được dịch thành dữ liệu bởi một chiếc máy tính nhỏ và được truyền dẫn
không dây đến một con chip 60 điện cực làm từ sillicium cấy ghép trên một
mặt của nhãn cầu. Từ đây, con chip sẽ kích hoạt một tấm điện cực siêu mỏng
được cấy sau võng mạc để kích thích các tế bào võng mạc gởi thông tin thị giác
đến não.
Con chip 60 điện cực chỉ cho phép phân biệt được các chữ cái và hình dạng các
vật thể đơn giản mà thôi chứ không thể thấy được mọi vật như người bình
thường. Muốn đọc được một bản văn, thí dụ như trang báo, thì con chíp phải
cần đến tối thiểu là 600 điện cực, theo công trình nghiên cứu của TS Avinoam
Safran và Marco Pelizzone thuộc Viện đại học Thụy Sĩ. Như vậy, phải cần đến
1000 điện cực mới có thể nhận diện được khuôn mặt. Nhưng nhân số lượng
điện cực đến mức đó không phải là vấn đề đơn giản bởi vì các điện cực đặt sát
nhau quá thì sẽ gây nhiễu cho nhau. GS Serge Picaud, chuyên gia về võng mạc
nhân tạo của Viện Mắt cho biết: khi một điện cực cổ điển gởi một xung điện
đến tế bào đích thì nó sẽ kích thích đồng thời các tế bào lân cận bởi vì dòng
điện đã khuếch tán vào trong mô tế bào. Nếu bây giờ nhân các điện cực lên
nhiều lần thì sẽ làm tăng sự gây nhiễu mà hậu quả là che lấp tín hiệu.
17
Hình 3.2 cấu tạo và hoạt động của con chip điện tử.
Argus II cũng chỉ có thể mang lại tầm nhìn dưới dạng phim trắng đen phân giải
rất thấp thay vì HD, tuy vậy, trong tương lai, hệ thống này có thể thay thế hoàn
toàn chức năng của nhãn cầu, tất cả các bệnh lý của nhãn cầu gây mù lòa trong
khi đường dẫn truyền thần kinh thị giác còn thì đều có thể áp dụng được « mắt
nhân tạo » này.
- Vật liệu grapheme: Trước đây, việc cấy ghép võng mạc cho người khiếm thị đã
từng được nghiên cứu và triển khai nhưng hầu hết không thành công, bởi vật
liệu được dùng trong việc chế tạo không tương thích với cơ thể con người.
Nhưng với graphene, do có sự linh hoạt và độ bền hóa học rất cao nên nó sẽ tạo
ra khả năng tương thích sinh học tuyệt vời, cung cấp một giao diện hiệu quả
giữa các bộ phận giả võng mạc và các mô thần kinh. Theo đó, khi được cấy

võng mạc nhân tạo graphene vào mắt, ánh sáng sẽ được chuyển đổi thành các
xung điện chạy qua các dây thần kinh quang học đến não. Sau đó, các tín hiệu
này sẽ chuyển thành hình ảnh trong não cho phép người khiếm thị có thể nhìn
thấy cảnh vật xung quanh.
18
19
3.2. Cơ chế cấy ghép vật liệu sinh học trong nhãn khoa
3.2.1. Cấy ghép thủy tinh thể nhân tạo
Sử dụng một đầu dò siêu âm để phá vỡ các ống kính rồi lấy ra. Thủ tục gọi
là phacoemulsification, bác sĩ phẫu thuật làm cho một đường rạch nhỏ ở mặt
trước của mắt và chèn một kim mỏng. Bác sĩ phẫu thuật sau đó sử dụng thăm
dò, truyền sóng siêu âm, để nhũ hóa đục thủy tinh thể và hút ra các mảnh vỡ.
Sự trở lại của ống kính là đặt tại chỗ để phục vụ như là một nơi cho các ống
kính nhân tạo để nghỉ ngơi. Mũi khâu có thể hoặc không thể được sử dụng để
đóng vết rạch nhỏ.
Một vết rạch ở mắt và loại bỏ các ống kính. Một thủ tục ít được sử dụng
thường xuyên được gọi là extracapsular, khai thác đòi hỏi một đường rạch lớn
hơn được thực hiện trong phacoemulsification. Thông qua vết rạch này, bác sĩ
phẫu thuật sử dụng các công cụ phẫu thuật để loại bỏ các phần mây của ống
kính và các công cụ hút để loại bỏ các phần bổ sung của ống kính. Sự trở lại
của ống kính là đặt tại chỗ để phục vụ như là một nơi cho các ống kính nhân
tạo. Thủ tục này thường đòi hỏi phải có các mũi khâu để đóng vết mổ.
Sau khi đục thủy tinh thể đã được gỡ bỏ bằng cách phacoemulsification hoặc
extracapsular, một ống kính nhân tạo được cấy vào nang ống kính. Cấy ghép,
được biết đến như một ống kính nội nhãn (IOL), được làm bằng acrylic, nhựa
hoặc silicone. Sẽ không thể nhìn thấy hoặc cảm nhận được ống kính.
Không yêu cầu phải chăm sóc và trở thành một phần vĩnh viễn của mắt.
Một loạt các IOLs với các tính năng khác nhau có sẵn. Một số IOLs là nhựa
cứng nhắc và cấy ghép qua một vết mổ đòi hỏi phải có một vài mũi khâu
(khâu) để đóng. Tuy nhiên, IOLs nhiều linh hoạt, cho phép một đường rạch nhỏ

hơn yêu cầu không có mũi khâu. Bác sĩ phẫu thuật gấp kiểu này của ống kính
và chèn nó vào khoang trống nơi mà các ống kính tự nhiên được sử dụng. Một
lần bên trong mắt, IOL gấp lại mở ra, điền vào nang rỗng.
Một số loại ánh sáng cực tím IOLs và các loại khác của IOLs làm việc như
kiếng hai tròng để cung cấp tầm nhìn đa ổ - cả hai tầm nhìn gần và xa. Thảo
luận về các lợi ích và rủi ro của các loại khác nhau của IOLs với bác sĩ phẫu
thuật mắt để xác định những gì tốt nhất.
20
3.2.2. Cấy ghép giác mạc
Có nhiều cách cấy ghép giác mạc. Phương pháp ghép chuẩn là Ghép Thâm
nhập (PK_ hay ghép đầy đủ độ dày của giác mạc. PK là một phương pháp vi
phẩu mà phần trung tâm giác mạc 7- 8 mm bị tổn thương hay mờ được may
vào bằng những sợ nylon vi phẫu rất nhỏ.
 Phương pháp ghép giác mạc- thâm nhập (PK)
Hình 3.3: Phương pháp ghép giác mạc- thâm nhập (PK)
Ngoài phương pháp PK, còn thực hiện các phương pháp ghép giác mạc mới
hơn và tiên tiến hơn được gọi là phương pháp ghép giác mạc lớp mỏng (LK)
nhằm thay thế các khiếm khuyết của phẩu thuật PK, trong phương pháp LK chỉ
có phàn giác mạc bị tổn thương được cắt bỏ và thay thế, phẩu thuật đó được gị
là ghép giác mạc lớp mỏng trước (ALK), và khi hầu hết các lớp phía trước, bao
gồm các phần lbeen ngoài sâu hơn của giác mạc được cắt bỏ, thủ thuạt đó được
gọi là ghép giác mạc lớp mỏng sâu trước (DALK) là ghép giác mạc trị liệu lớp
mỏng bằng kỹ thuật tự động (ALTK), đối với phương pháp này chúng tôi sử
dụng một thiết bị đặc biệt để hỗ trợ thực hiện phẫu thuật. Có nhiều cuộc phẫu
thuật khó đòi hỏi kỹ thuật và phương pháp phẫu thuật nhằm giữ lại lớp sâu nhất
hay lớp phía sau giác mạc ( được gọi là lớp decimet và lớp nội mô) (Hình 1b).
Khoảng 30% ca ghép giác mạc được thực hiện thành công bằng phương pháp
ALK và DALK.
21
 Phương pháp ghép giác mạc- ghép giác mạc lớp mỏng trước

Hình 3.4: Phương pháp ghép giác mạc- ghép giác mạc lớp mỏng trước
Chỉ khi các lớp trước và sau giác mạc bị bện được thay thế, phương pháp này
được gọi là ghép giác mạc nội mô (EK hay DSAEK). Ngày nay EK hầu như là
phương pháp ghép giác mạc tiên tiến nhất hiện nay, vì cơ bản nó được xem như
là phương pháp mới ít mũi khâu với kỹ thuật ghép giác mạc lỗ khóa. Chỉ duy
nhất lớp mỏng tận trong cùng của giác mạc bị thay thế, và thủ thuật này được
thực hiện qua một vết rạch nhỏ (4- 5 mm) ở bên cạnh giác mạc, có nghĩa là hầu
như giác mạc của bệnh nhân không bị cắt dài hơn, không mũi khâu trên giác
mạc, và mắt tốt hơn nhiều so với phẫu thuật như PK. Vì không có mũi khâu
nên việc phục hồi thị lực nhanh hơn và bệnh nhân EK có thị lực tốt hơn bởi vì
họ ít bị loạn thị và ít có những sai số khúc xạ khác.
 Ghép giác mạc- ghép giác mạc nội mô
22
Hình 3.5: Phương pháp ghép giác mạc nội mô
 Ghép giác mạc từ mô màng ối:
Hầu hết các nuôi cấy tăng sinh tế bào biểu mô rìa giác mạc cần sử dụng giá thể,
chúng giúp tế bào bám tốt vào bề mặt cho tăng sinh và quan trọng hơn là sự
tương tác của tế bào và giá thể,giúp chúng tăng sinh mà không biệt hóa. Tuy
vậy có thể nuôi cấy chúng trong đĩa nuôi cấy và chúng cho kiểu hình giống với
nuôi trên màng ối. Song việc nuôi cấy trên giá thể cũng có thuận lợi khi sử
dụng cấy ghép và sự khôi phục giác mạc
Màng ối: màng ối người với 3 lớp cấu trúc trên cùng là biểu mô,giữa là màng
nền và cuối cùng là chất nền.Các tế bào ở biểu mô không tăng sinh ,chất nền
chứa chất kích thích tăng trưởng biến màng ối thành một gía thể sẳn có,tiện
dụng cho việc nuôi tế bào gốc rìa giác mạc. Trong cấy ghép, chất nền màng ối
sẽ sát nhập vào giác mạc của mô chủ.Sự sát nhập này kết hợp với sự hình thành
các cấu trúc dính như các hemidesmosome và desmosome, cung cấp sự kết nối
và ổn định biểu mô đang tái tạo.
Quy trình thu nhận biểu mô trước giác mạc và tách tế bào gốc:
23

Rửa mô với PBSA
Tách màng ối, một phiến mỏng chứa biểu mô ra khỏi mô nền của nhau thai
Tách bỏ chất nền ra khỏi màng nền(sao cho màng ối mỏng đến mức có thể)
Màng ối thô được bảo quản trong DMEM chứa 50% glycerol ở -700 C
Trước khi sử dụng giải đông HAM,rửa bằng PBSA,cắt mảnh nhỏ đường kính 2cm
Phân giải các mảnh với tripsin/EDTA ở 370C trong 30p
Tách màng ối bằng miếng nhựa tách biểu mô,không làm rách vỡ màng ốiRửa các màng trần với PBSA để nó bám vào màng nuôi cấy mô có lỗ Milicell với màng nền
24
Rửa giác mạc 3-5 phút trong CMF-Saline G
Cắt bỏ củng mạc dư,Wếp hợp mạc và tròng đen
Thêm 2ml Dispase II giữ ở 40C trong 30p, lắc nhẹ, để qua đêm
Trộn giác mạc trong Dispase II 40C trong 30p bằng máy trộn
Rửa giác mạc môt lần trong DMEM /F12/GASP
Tách biểu mô trước giác mạc trung tâm và biểu mô có sắc tố rìa giác mạc chứa các hàng rao Vogt
Phân giải các phiến biểu mô rìa giác mạc trong tripsin/EDTA trong 10 p ở 370C
Thêm 1 thể ^ch DMEM/F12/2FB/GASP chừng 2-3 lần thể ^ch trispin/EDTA
Ly tâm 400rpm trong 10p, bỏ dịch nổi
Rửa với DMEM/F12/2FB/GASP, li tâm bỏ dịch nổi
Thêm 1ml môi trường nuôi cấy ,hòa tan vón cặn,xác định số lượng tế bào bằng buồng đếm hồng cầu
Nuôi tế bào ở mật độ 1.104/cm2 trong đĩa mô nuôi với màng ối hay feeder 3T3
Thay môi trường mỗi 3 ngày
25