Langzeitstabilität der Heparinbeschichtung von PMMA-Intraokularlinsen

Zusammenfassung

Die Beschichtung von PMMA-Intraokularlinsen mit Heparin erwies sich als Blut-Kammerwasser-Schranken-protektiv und reduziert die Häufigkeit von Ablagerungen auf der IOL oder einer postoperativen Fibrinreaktion besonders bei Risikopatienten (z.B. kindliche Katarakt, Diabetes mellitus, rezidivierende Uveitis). Die Dauer der Stabilität der kovalenten Bindung von Heparin mit dem PMMA über ein Phenylimin ist noch ungeklärt.

Material und Methoden: Vier heparinbeschichtete (HSM) und 2 unbeschichtete sterile PMMA-Intraokularlinsen wurden über einen Zeitraum von 4 Jahren und 1 Monat in einem Vorderkammerwasser-Serum-Gemisch bei 37^o C unter täglicher Rotation gelagert. Nach 4 Jahren wurde an 2 HSM-IOL und 2 fabrikneuen HSM-IOL die Konzentration des oberflächengebundenen Heparins mittels Orcinassay nach vorheriger Heparinasebehandlung bestimmt. Daraufhin erfolgte an den restlichen IOL die Färbung der IOL mittels der nach Jaques speziell für diesen Anwendungsbereich modifizierten Toluidinblaufärbemethode, die eine detaillierte Beurteilung der monomolekularen Heparinschicht auch unter kritischen Bedingungen erlaubt. Anschließend wurde die IOL-Oberfläche mittels Lichtmikroskopie untersucht.

Ergebnisse: Die Heparinkonzentration (ug/cm²) auf der IOL-Oberfläche nach Heparinasebehandlung betrug nach 4 Jahren Lagerung im Mittel 0,51 ± 0,05 SD und bei den fabrikneuen HSM-IOL 0,53 ± 0,04. Mittels der Toluidinblaufärbemethode konnte die Heparinschicht in Form eines feinen Agglutinatkomplexes auf den HSM-IOL mittels Licht- und Rasterelektronenmikroskopie nachgewiesen werden. Die Heparinschicht zeigte sich nach 4 Jahren In-vitro-Haltung unbeeinträchtigt intakt. Anzeichen von Ablösung oder verminderter Reaktionsfähigkeit des Heparins im Vergleich zu nichteingelagerten HSM-IOL waren nicht nachweisbar. Die unbeschichteten PMMA-IOL färbten sich erwartungsgemäß nicht an.

Schlußfolgerung: Die Heparinbeschichtung auf den untersuchten PMMA-Intraokularlinsen war auch nach 4 Jahren in kaum verminderter Konzentration nachweisbar und steht somit zur Protektion zur Verfügung. Möglicherweise profitieren Patienten auch über den frühpostoperativen Zeitraum hinaus von den Vorteilen der Hydrophilisierung der PMMA-IOL-Oberfläche durch die Heparinbeschichtung.

Summary

The surface modification of PMMA intraocular lenses (IOLs) demonstrated a blood-aqueous barrier protective effect and reduced the incidence of IOL depositions and postoperative fibrin exudation, especially in risk patients (e.g. pediatric cataract, diabetes mellitus, recurrent uveitis). The long-term stability of the surface modification via pheny-limines, which permit a covalent surface linkage of heparin to synthetic polymeric materials via reductive animation, is still unknown.

Material and methods: Four heparin surface-modified (HSM) monofocal and 2 unmodified monofocal sterile PMMA-IOLs were stored in an aqueous-serum-mixture at 37^o C over a period of 4 years and 2 months with daily rotation. After 4 years the concentration of surface-bound heparin on 2 HSM-IOLs of this mixture and 2 brand-new HSM-IOLs were determined using an Orcin assay after initial heparinase treatment of the IOLs. Four years after incubation, the modified toluidine-blue staining method was used for examination of surface-bound heparin on synthetic polymer. This staining technique with toluidine blue, a non-protein basic substance, enables examination and analysis of the homogeneity of the mono-molecular heparin layer even under critical conditions because of its homogeneous staining. Subsequently, light microscopic examination of the IOL surfaces was performed.

Results: The mean concentration of heparin (ug/cm²) on the IOL surface after 4 years of incubation and treatment with heparinase was 0.51 ± 0.05 SD overall and 0.53 ± 0.04 in the brand-new HSM-IOLs. A slightly coarse-grained complex agglutination on the IOL surface was detected by the toluidine staining method. Light and spectral microscopy of the stained surface of all HSM-IOLs showed a homogeneous heparin structure and coating after 4 years in-vitro storage. No signs of desorption or reduced reactivity of the heparin were observed in comparison with new HSM-IOLs. The unmodified PMMA-IOLs did not stain, as was to be expected.

Conclusion: The heparin-modified surface of the examined PMMA-IOLs was intact even after 4 years of storage in an aqueous-serum solution. A long-term benefit in addition to the advantages of the hydrophilisation in the immediate postoperative period, especially for risk patients, is therefore suggested.