Dokument: Keratin films for ocular surface reconstruction: Evaluation of biocompatibility in an in-vivo model

Titel:	Keratin films for ocular surface reconstruction: Evaluation of biocompatibility in an in-vivo model
Weiterer Titel:	Keratinfilme zur Augenoberflächenrekonstruktion: Untersuchung der Biokompatibilität
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=41503
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20170321-101931-3
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Englisch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Joepen, Nadine [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 15,55 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 11.03.2017 / geändert 11.03.2017
Beitragende:	Prof. Dr. med. Geerling, Gerd [Gutachter] PD Dr. med. Beyer, Ines [Gutachter]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit
Beschreibungen:	Hintergrund: Amnionmembran (AM) wird üblicherweise zur Behandlung von persistierenden Defekten und Ulcera der Hornhautoberfläche, sowie zur Augenoberflächenrekonstruktion eingesetzt. Neben ihren positiven Eigenschaften, wie der Förderung des Wachstums und der Differenzierung von Epithelzellen, hat die Verwendung von Amnionmembran diverse Nachteile. Diese sind zum Beispiel eine geringe Transparenz, eine schlechte Standardisierung aufgrund der Variabilität der Präparate, ein Risiko für die Übertragung infektiöser Erkrankungen und eine begrenzte Verfügbarkeit. Daher ist es notwendig, ein biokompatibles Material zu entwickeln, welches eine bessere Transparenz bei gleich bleibender Qualität aufweist, kein Infektionsrisiko birgt und eine gute chirurgische Handhabbarkeit aufweist. Keratinfilme (KF) erfüllen viele dieser Anforderungen und stellen daher eine mögliche Alternative zur Amnionmembran dar. Das Ziel dieser Studie war es, die Biokompatibilität von Keratinfilmen in einem Kaninchenmodell zu evaluieren. Material und Methoden: Bei 46 Weißen Neuseeländern wurden 4 mm große Implantate, entweder Amnionmembran oder Keratinfilme mit unterschiedlichem Anteil von wässrigem und alkalischem Dialysat (KF100; KF90/10; KF80/20, z.B. enthält KF90/10 90 % wässriges und 10 % alkalisches Dialysat), in eine korneale intrastromale Tasche implantiert. Als Kontrollgruppe dienten Tiere, bei denen eine corneale intrastromale Tasche ohne eine Implantateinlage präpariert wurde. Die Tiere wurden für einen Zeitraum von entweder 10 Tagen oder 4 Wochen observiert. Die Hälfte der Tiere erhielt eine Medikation mit topischen Steroiden während die andere Hälfte der Tiere keine Steroide erhielt. Nach Beendigung der Observationszeit wurde eine klinische Evaluation mittels Spaltlampenuntersuchung vorgenommen, um Transparenz, Neovaskularisation und epitheliale Integrität der Implantate zu beurteilen. Danach wurden die Hornhäute zur histologischen Aufbereitung und Beurteilung entnommen. Es wurden Keratinfilme mit unterschiedlichen Anteilen von wässrigem und alkalischem Dialysat getestet, um einen potentiellen Einfluss auf die Biokompatibilität zu beurteilen. Ergebnisse: Nach zehntägiger Observationszeit zeigte sich im klinischen Bild kein signifikanter Unterschied der Hornhauttransparenz zwischen den Keratinfilmen unterschiedlicher Zusammensetzung. Zudem zeigten sich keine Neovaskularisationen in Augen, welche mit Keratinfilmen oder Amnionmembran implantiert wurden. Es konnte eine etwas höhere Transparenz in den mit Steroiden behandelten Augen aufgezeigt werden, verglichen mit Augen ohne Steroidbehandlung. Die histologischen Ergebnisse korrelierten mit den klinischen Ergebnissen und zeigten eine stärkere Infiltration von Entzündungszellen in den Augen ohne Steroidbehandlung. Nach 4 Wochen zeigten sich transparente Hornhäute in allen AM implantierten Augen, sowie in 3 von 4 KF90/10 implantierten Augen sowohl mit als auch ohne Steroidbehandlung. Die histologischen Ergebnisse zeigten eine Tendenz zur stärkeren Inflammation in der Gruppe der mit Steroiden behandelten Augen im Vergleich zu den Augen ohne Steroidbehandlung. Die inflammatorische Reaktion war in der Gruppe der Augen ohne Steroidbehandlung nach 4 Wochen geringer im Vergleich zu 10 Tagen. Dies ging einher mit einem signifikanten Abbau der Keratinfilme in dieser Gruppe nach 4 Wochen verglichen zu 10 Tagen. Ebenso zeigte sich in der Histologie ein signifikanter Abbau der Keratinfilme in Augen ohne Steroidbehandlung verglichen zu den Augen mit Steroidbehandlung. Schlussfolgerung: Zusammenfassend kann gesagt werden, dass Keratinfilme eine gute Biokompatibilität und Transparenz in vivo aufweisen. Sie können erfolgreich in die Kornea implantiert werden und induzieren eine milde inflammatorische Reaktion, welche sich durch die Gabe von topischen Steroiden kontrollieren lässt. Wir nehmen an, dass die Medikation mit topischen Steroiden die inflammatorische Reaktion und den Abbau der Keratinfilme verlangsamt. Ein langsamer Abbau des Keratinfilms unter Medikation mit Steroiden kann für die Integration des Gewebes in die Augenoberfläche und die Regeneration von Vorteil sein. Weitere Experimente sind notwendig, um Langzeitwerte zur Biokompatibilität und Eignung von Keratinfilmen als Transplantat zur Augenoberflächenrekonstruktion zu erhalten. Background: Human amniotic membrane (AM) is commonly used for the treatment of recurrent corneal epithelial defects, corneal ulcers and ocular surface reconstruction. Despite its many good properties like the promotion of epithelial growth and differentiation, the use of amniotic membrane exhibits certain disadvantages. These include low transparency, poor standardization because of intradonor and interdonor variability, the risk of transmitting diseases and the challenge to provide an unlimited supply. It is therefore necessary to develop a material which provides higher transparency and standardization, eliminates the risk of infection and further shows good biocompatibility and surgical feasibility. Keratin films (KF) are cysteine-rich structural proteins derived from a material such as human hair. They match several of these requirements demanded of a biomaterial and have been proposed for ocular surface reconstruction. The aim of this study was to evaluate the biocompatibility of keratin films in a rabbit model. Material and Methods: 46 New Zealand White rabbits underwent a dissection of a corneal intrastromal pocket in which either amniotic membrane or keratin films of different compositions (KF100, KF90/10, KF80/20) were inserted and observed for 10 days or 4 weeks. Animals which underwent a dissection of a corneal intrastromal pocket but received no implant served as control group. Half of the animals received topical steroids while the other half was left without steroids. At the end of each follow-up, a clinical examination was performed to evaluate the parameters transparency, neovascularization and epithelial integrity. A histological examination was performed to evaluate the parameters inflammation, neovascularization and degradation. Keratin films prepared with different percentages of aqueous and alkaline dialysate were used to evaluate a potential influence on their biocompatibility. Results: After 10 days follow-up the clinical results showed no significant differences in corneal transparency between the different keratin films. A slightly better transparency could be observed in the steroid treated eyes compared to the non-steroid treated eyes. No neovascularization was observed in eyes implanted with amniotic membrane or keratin film. The histological results were corresponding to the clinical results as they showed an increased inflammatory cell infiltration in the non-steroid group after 10 days. After 4 weeks transparent corneas could be observed in all AM implanted eyes and in 3 out of 4 KF90/10 implanted eyes in both treatment groups. The histological results showed a tendency towards a higher inflammatory response in the steroid group compared to the non-steroid group. The inflammatory reaction in the non-steroid group seemed to decrease over time. This corresponds with a significant degradation of the keratin film thickness in this group compared to 10 days and also compared to the steroid group. Conclusion: In conclusion, keratin films show a good biocompatibility and transparency in vivo. They induce a minor host tissue response which can be controlled by the application of topical steroids. We assume that the medication with topical steroids slows down the inflammatory response as well as the degradation of the keratin film. A slower degradation of the keratin film under steroid medication might be beneficial for the tissue integration of the transplant and for the matrix regeneration depending on the ocular surface situation and the underlying cause.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Medizinische Fakultät
Dokument erstellt am:	21.03.2017
Dateien geändert am:	21.03.2017
Promotionsantrag am:	23.04.2016
Datum der Promotion:	01.03.2017