A córnea, juntamente com a esclera, forma a membrana fibrosa mais externa do olho. É também uma importante via intersticial refractiva, um caminho necessário para a luz externa entrar na retina interna para a imagiologia. De anterior para posterior, a córnea pode ser dividida em cinco camadas: o epitélio, a camada elástica anterior, o estroma, a camada elástica posterior e o endotélio, com o epitélio também coberto por uma película lacrimal. A camada epitelial tem uma espessura de 0,05 mm, representando 5% de toda a espessura da córnea, e consiste em 4-6 camadas de células epiteliais escamosas não queratinizadas. A camada basal do epitélio córneo limbal contém células estaminais córneas, que podem gradualmente diferenciar-se em células em expansão instantânea e células epiteliais terminalmente diferenciadas, que são a fonte da proliferação e reparação do epitélio córneo, e o ciclo de vida das células epiteliais córneas é de aproximadamente 7 a 14 dias. As junções estreitas entre as células epiteliais superficiais impedem que a água das lágrimas entre no estroma. Em defeitos extensos do epitélio corneal, a espessura da córnea é aumentada em 200% em relação ao normal. A secreção contínua de células epiteliais basais forma uma membrana de porão de 50 nm de espessura por baixo, constituída por fibras de colagénio tipo IV, laminina e outras proteínas. O estroma corneal é responsável por cerca de 9/10 da espessura corneal e é composto por 200-250 camadas de fibrilas de alinhamento paralelo. As fibrilas no estroma anterior têm entrelaçamento extensivo, enquanto as fibrilas no estroma posterior são largas e espessas, estendendo-se de uma extremidade do limbo corneal para o lado oposto. Sob pressão intra-ocular normal, as fibrilhas só podem ser prolongadas em 0,25% do seu comprimento original. A camada elástica posterior é a membrana basal do endotélio corneal e é formada pela secreção de células endoteliais, principalmente colagénio tipo IV, cuja espessura é de aproximadamente 3 μm ao nascimento e aumenta para 10-12 μm na idade adulta. o endotélio é composto por células hexagonais que são estreitamente intercaladas num padrão de mosaico. A barreira mecânica da camada celular endotelial da córnea, e a sua função única de bomba de iões, é essencial para manter a relativa desidratação da córnea. O endotélio da córnea humana não pode regenerar in vivo após o nascimento e depende da expansão e migração das células endoteliais vizinhas para preencher o espaço deixado pelas células mortas senescentes e danificadas. Os danos para além de um certo limite resultam numa densidade celular endotelial da córnea inferior à densidade funcional crítica (500-800 células/mm2), o que causa falha endotelial da córnea, levando a edema persistente da córnea e perda de transparência. A transparência da córnea é mantida pela disposição regular de células epiteliais intactas da córnea e película lacrimal, fibrilas de colagénio no estroma, a ausência de vasos sanguíneos na córnea e o “estado desidratado”. O epitélio bem embalado e a superfície que cobre a película lacrimal formam uma interface óptica suave, resultando num índice de refracção quase uniforme e numa dispersão de luz reduzida. A disposição regular das fibras de colagénio em forma de grelha no estroma actua como uma grade difractiva, reduzindo a dispersão da luz através da perturbação das interferências. A transparência da córnea depende também do estado semi-hidratado mantido pela camada parenquimatosa da córnea, controlada principalmente pelas barreiras mecânicas do epitélio e endotélio e pela bomba Na+-K dependente da temperatura do endotélio, que bombeia água do estroma do citoplasma apical do endotélio para o fluido atrial num modo de transporte que consome energia. Assim, o endotélio mantém aproximadamente 78% do teor de água do estroma. Se a função da bomba de iões do endotélio for reduzida ou se as junções apertadas entre o endotélio forem perturbadas e a água entrar no estroma mais rapidamente do que pode ser bombeada, a água difunde-se no estroma e perturba a disposição normal das fibras de colagénio, causando astigmatismo e turvação da córnea. Além disso, a dinâmica da evaporação da lágrima e o gradiente osmótico que expulsa a água do estroma superficial da córnea também desempenham um papel na manutenção do estado desidratado da córnea. Os nutrientes necessários para o metabolismo da córnea são principalmente derivados da glucose no fluido atrial e do oxigénio difundido através da película lacrimal; além disso, a córnea periférica recebe oxigénio da circulação vascular do limbo da córnea. A córnea tem uma das maiores densidades de terminações nervosas do corpo, com fibras nervosas sensoriais ramificando-se do nervo ciliar longo e atravessando a lâmina elástica anterior para formar um plexo subepitelial sob o epitélio, libertando neurotransmissores tais como acetilcolina, catecolaminas, substância P e peptídeos relacionados com o género calcitonina, tornando a córnea 100 vezes mais sensível do que a conjuntiva. Qualquer lesão profunda ou superficial da córnea (corpos estranhos da córnea, abrasões da córnea, inflamação da córnea) causa dor e fotofobia, que pode ser exacerbada por movimentos das pálpebras (especialmente na pálpebra superior). Portanto, a maior parte da inflamação da córnea é acompanhada de fotofobia, lacrimejamento e blefaroespasmo. A excepção é a ceratite do vírus do herpes simplex, que causa hipoacusia da córnea. A superfície da córnea não é esférica padrão, o 1/3 central da superfície anterior chama-se zona óptica que está próxima da esfera, a periferia é mais plana e o achatamento nasal é mais pronunciado do que o lado temporal. O raio médio de curvatura da córnea central é de 7,8mm (6,7-9,4mm) e o poder refrativo total da córnea é de aproximadamente 43,25D, representando 74% do poder refrativo total do olho humano normal (58,60D), portanto, alterar o poder refrativo da córnea através da cirurgia refractiva da córnea pode corrigir o estado refrativo do olho. Em segundo lugar, a fisiopatologia da doença da córnea é uma das principais doenças causadoras de cegueira na China. As principais doenças da córnea são inflamação, traumatismo, anomalias congénitas, degeneração, desnutrição e tumores. A inflamação infecciosa da córnea é mais comum, sendo os pneumococos mais susceptíveis de infectar directamente a córnea, enquanto outros agentes patogénicos requerem um grande número de invasões locais ou uma diminuição da resistência do corpo à causa de doenças. Existe uma diferença significativa na distribuição de células relacionadas com a imunidade e factores activos entre as córneas periféricas e centrais, com níveis mais elevados de linfócitos e componentes complementares no limbo periférico ou da córnea do que no limbo da córnea central. Além disso, a periferia da córnea e a borda corneoscleral contêm células que apresentam antigénio – células dendríticas (que exprimem MHC-II e moléculas co-estimuladoras e são eficazes na activação das células T). A camada epitelial periférica e a camada pré-estral da córnea, um pequeno número de linfócitos estão presentes. As moléculas de adesão vascular e as citocinas também podem atrair diferentes classes de leucócitos dos vasos sanguíneos para o limbo da córnea. Como resultado, a periferia da córnea ou do limbo córneo é clinicamente susceptível a queratopatias imunitárias (por exemplo, úlceras córneas serosas, queratoconjuntivite vesicular e úlceras da córnea limbal), enquanto que algumas queratopatias infecciosas tendem a ocorrer na zona central da córnea. O epitélio corneal é a primeira barreira contra os microrganismos patogénicos que atacam a córnea, e os danos no epitélio tornam-no altamente susceptível à inflamação infecciosa. Os danos no epitélio são regenerativos e não deixam cicatriz. A camada elástica anterior da córnea não pode regenerar-se após danos e é preenchida por células epiteliais ou tecido cicatrizado. O estroma corneal, que desempenha um papel importante na manutenção da transparência da córnea e na resistência à pressão intra-ocular, é preenchido pela reparação do tecido cicatrizado após os danos, deixando a córnea opaca. Os danos na camada elástica posterior da córnea podem ser regenerados pela secreção celular endotelial a uma taxa de reparação de 10µm por mês. Após a interrupção da função de barreira do endotélio, a camada elástica posterior na margem da ferida contrai-se e encaracola-se em direcção ao estroma, e em poucas horas, as células endoteliais adjacentes migram em direcção à área da ferida, restabelecendo uma estrutura de monocamada endotelial intacta através da reorganização celular, alargamento e migração. Como a monocamada intacta das células endoteliais recobre a lâmina elástica posterior, a inibição de contacto e as junções celulares estáveis são formadas entre as células. Neste ponto, o volume de células envolvidas na reparação de traumas é maior do que o de células em áreas não envolvidas na reparação. Se o dano endotelial for grave, as células endoteliais localizadas podem formar uma camada complexa e fibrose, causando depósitos anormais de material tipo membrana de porão. A córnea é um meio refractor importante e o queratocono, especialmente as lesões localizadas na córnea central, afectam gravemente a visão, pelo que o queratocono deve ser tratado de forma agressiva. As camadas da córnea diferem na sua permeabilidade aos fármacos aplicados topicamente, com substâncias lipossolúveis a passarem rapidamente pela camada epitelial estreitamente ligada e substâncias solúveis em água a passarem facilmente através do estroma. Portanto, a fim de melhorar a biodisponibilidade das drogas para uso ocular, a droga ideal deve ter solubilidade bifásica para penetrar na córnea e entrar no olho. Embora o transplante da córnea seja um dos transplantes de órgãos com maior sucesso, pode ser sujeito a rejeição imunológica quando estimulado por certos antigénios, especialmente quando a neovascularização ocorre na córnea doente.