原子力显微镜用于探究人眼近视与角膜基质生物力学属性的相关性

目的角膜基质是由多层纤维平行排列构成的胶原纤维板层结构所组成。近视是视力障碍产生的主要原因。但近视病理发展与角膜基质中胶原纤维微观结构和角膜基质的生物力学属性之间的复杂层次关系尚未阐明。方法本研究使用透射电子显微镜和原子力显微镜对不同近视程度的角膜基质进行形貌表征和力学属性测量,观察角膜基质内部胶原纤维的微观结构,对实验所得力学属性数据进行分析总结。同时,采用传统工具Corvis ST在体评估角膜基质的变形响应和宏观尺度下的角膜基质生物力学属性。结果根据透射电子显微镜与原子力显微镜实验所得图像,对胶原纤维直径和纤维间距进行定量分析,结果表明随着近视程度的加深,胶原纤维密度减小,直径明显增加,纤维高度增加,纤维间距明显扩大;根据原子力显微镜纳米压痕实验测量得出角膜基质弹性数据,用Hertz模型进行拟合,结果表明角膜基质的弹性模量随近视程度的加深而减小,角膜基质的可变形性增加。结论随着近视程度的加深,角膜基质弹性模量降低,变形能力增加,角膜基质变得更加柔软,胶原纤维间隙变宽直径变大,角膜内部结构发生改变。角膜基质的内部结构和生物力学特性与近视具有极强的相关性。