Abstract

FR.10.02

Konzept eines druckgesteuerten Mikrostents für die Glaukomtherapie

Wolfram Schmidt1, Christine Schultze1, Diana Buß2, Ulrike Ruppin1, Oliver Stachs2, Marian Löbler1, Katrin Sternberg1, Boris Chichkov3, Rudolf Guthoff2, Klaus-Peter Schmitz1
1Institut für Biomedizinische Technik, Universität Rostock, Rostock, 2Universitäts-Augenklinik Rostock, 3Department of Nanotechnology, Laserzentrum Hannover e.V., Hannover

Hintergrund
Ein druckgesteuerter Mikrostent soll den intraokularen Druck (IOD) beim Offenwinkelglaukom durch Drainage in den suprachoroidalen Raum dauerhaft normalisieren. Die komplexen Anforderungen verlangen neue technische Lösungen sowie ein spezielles Verständnis zellbiologischer Prozesse an der Implantoberfläche, um Oberflächenmodifikationen und angepasste Local-Drug-Delivery-Konzepte (LDD) zu entwickeln.
Methode
Fluidmechanische Anforderungen wurden aus physiologischen Daten und der Analyse kommerzieller Glaukomimplantate abgeleitet. Technologische Grundlagen für die Herstellung der Strukturen sind fs-Laserschneiden und die 2-Photonen-Polymerisation (2PP).
Alle bekannten Glaukomimplantate induzieren unerwünschte Zellproliferation bis zum Funktionsverlust. Trotzdem im suprachoroidalen Raum nur wenige Fibroblasten vorhanden sind, erscheinen LDD-Konzepte zur Kontrolle der Proliferation nötig. Fibroblasten aus Sklera und Choroidea wurden isoliert und kultiviert, um die Populationen des suprachoridalen Raumes in vitro zur Verfügung zu haben. Potenzielle Materialien und Pharmaka wurden in Zellvitalitätstests auf ihre Biokompatibilität und Unterdrückung der Zellproliferation getestet.
Ergebnisse
Fluidmechanisch sind geringste Stentlumina (ID=50 µm) bei anatomisch möglichen Implantatlängen (7 – 10 mm) nötig. Nur eine Druckregulation kann den individuellen Bedingungen mit veränderlichem IOD gerecht werden.
Die Finite-Elemente-Analyse von Ventilklappen ergab, dass eine hohe Nachgiebigkeit benötigt wird. Diese ist durch die Kombination der Grundstruktur mit mikromechanischen Ventilen durch 2PP technologisch möglich. 
Die Polymere P(3HB) und P(4HB) zeigen sehr gute in vitro und in vivo Biokompatibilität. Für 2PP geeignete Ormocere sind hoch biokompatibel. Das antiproliferative Pharmakon Triamcinolon-Acetonid öffnet ein therapeutisches Fenster, um das Fibroblastenwachstum zu hemmen, ohne die Keratocyten der Kornea zu beeinträchtigen.
Die chirurgische Prozedur wurde am Kaninchenauge durch Implantation von Drainageröhrchen zum suprachoroidalen Raum etabliert. Eine hohe Flexibilität der Implantate ist notwendig, um sie innerhalb des Auges korrekt zu platzieren.
Schlussfolgerungen
Das neue Konzept des Mikrostents verbindet biomechanische Ansätze, Technologien der Mikrofertigung und aktuelle LDD-Konzepte und eröffnet neue Perspektiven für die Glaukomtherapie.
Gefördert im DFG SFB Transregio 37 „Mikro- und Nanosysteme in der Medizin – Rekonstruktion biologischer Funktionen“

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