Das Prinzip des elektromechanischen Umformens (EMR)
Das neuartige Verfahren, das als elektromechanisches Umformen (EMR) bekannt ist, stammt von Forschern des Occidental College und der University of California, Irvine. Diese Technik wurde während des Treffens der American Chemical Society im Herbst 2025 detailliert erläutert. Die Hornhaut ist die durchsichtige, kuppelförmige Oberfläche an der Vorderseite des Auges. Sie fungiert als transparentes Fenster, das dabei hilft, das einfallende Licht zu fokussieren. Komplexe Strukturen stattender Kollagenfasern machen sie stark und gleichmäßig. Wenn Licht ins Auge gelangt, ist die Hornhaut die erste Linse, die es trifft. Hier findet der Großteil der Lichtbrechung statt, um das Licht auf die Netzhaut am hinteren Teil des Auges zu fokussieren.
Herausforderungen bei der Sehkorrektur
Eine unregelmäßige Form der Hornhaut kann zu Problemen wie Kurzsichtigkeit oder Weitsichtigkeit führen. Für viele, die auf Brillen oder Kontaktlinsen verzichten möchten, ist LASIK (Laser-Assisted In Situ Keratomileusis) der Hauptansatz. Bei diesem Verfahren wird ein Laser verwendet, um die Hornhaut zu formen, indem mikroskopisch kleine Gewebemengen unter einer dünnen Klappe abgetragen werden. Obwohl LASIK bei den geeigneten Kandidaten eine hohe Erfolgsquote von etwa 95 % aufweist – viele Patienten benötigen nur wenige Tage zur vollständigen Erholung, um ohne Brille zu sehen – ist es teuer und invasiv. Das Schneiden in die Hornhaut verändert ihre strukturelle Integrität. "LASIK ist nur eine schicke Art der traditionellen Chirurgie", bemerkte der leitende Forscher Michael Hill, Professor für Chemie am Occidental College. "Es schneidet Gewebe – es schnitt nur mit einem Laser."
Ein neuer Ansatz: Korrektur der Hornhaupthomosomie ohne Materialentfernung
Hill und seine Kollegen beabsichtigen, die Zusammensetzung der Hornhaut zu nutzen, um diese umzuformen, ohne Material zu entfernen. Die Hornhaut besteht hauptsächlich aus Kollagen und bewahrt ihre Form dank der Anordnung geladener Moleküle und Proteine. Die Forscher stellten fest, dass durch das Anlegen eines niedrigen elektrischen Stroms mittels einem speziell gestalteten platinierenden „Kontaktlinsen“-Elektroden der pH-Wert des Gewebes verändert werden kann. Dies erhöht die Säure des Hornhautgewebes und macht es vorübergehend formbar – ähnlich wie beim Gießen in eine Form. In diesem Fall ist die Form die Platinlinse.
Sobald der Strom stoppt und der pH-Wert wieder normal ist, härtet die Hornhaut erneut aus und behält ihre neue Form. Der gesamte Vorgang dauert etwa eine Minute, erfordert keinerlei Schnitte oder Gewebeentfernung und zeigte bisher keine strukturellen Schäden oder Zelltode in den getesteten Proben. EMR könnte potentiell LASIK ersetzen.
Erste Studienergebnisse und Ausblick auf künftige Entwicklungen
Brian Wong, Professor und Chirurg an der University of California, Irvine, erklärte: "Der gesamte Effekt wurde zufällig entdeckt. Ich betrachtete lebende Gewebe als formbare Materialien und entdeckte diesen gesamten Prozess chemischer Modifizierung." In der Studie testeten die Forscher den EMR-Prozess an 12 separaten Kaninchenaugen. Dabei wurden zehn davon umgeformt, um den erforderlichen Korrektureffekt für Kurzsichtigkeit zu imitieren. Nach kurzer Exposition gegenüber dem Strom passte sich jede Hornhaut der in die Elektrode eingegossenen Form an, und vorläufige Messungen zeigten eine erfolgreiche Korrektur der Hornhaut – und das ohne Einschnitte, Laser oder Trauma.
Obwohl EMR sich noch in den frühen Entwicklungsphasen befindet und bisher nur an isolierten Augen getestet wurde, kündigte Wong an, dass weitere detaillierte Tierversuche folgen. Welche Arten von Hornhautkorrekturen durch EMR möglich sind, wird ebenfalls erforscht. Hill betonte: "Es gibt einen langen Weg zwischen dem, was wir getan haben, und der Klinik sowie der kommerziellen Nutzung. Doch wenn wir dort ankommen, ist diese Technik weit verbreitet, viel kostengünstiger und möglicherweise sogar reversibel."
Eine 2023 veröffentlichte Arbeit in der Zeitschrift ACS Biomaterials Science & Engineering beschrieb die Entwicklung und Anwendung von EMR schlüssig. Die neuesten Forschungsergebnisse wurden von den Forschern Michael Hill, Daniel Kim und Michelle Chen während des Treffens der American Chemical Society im Herbst 2025 präsentiert.