Augenheilkunde

Die Hornhaut des menschlichen Auges ist aus einer Vielzahl an Schichten aufgebaut. Diese Schichten können aus gerichteten oder auch ungerichteten Strukturen bestehen. Das Elektrospinning bietet die Möglichkeit sowohl gerichtete als auch ungerichtete Faserstrukturen herzustellen, sodass sich diese idealerweise zur Unterstützung und Rekonstruktion menschlichen Gewebes nutzen lassen.

 

Künstliche Wundabdeckung und Suture Retention Test

Die Hornhaut kann durch Krankheiten, Verätzungen, Schnitte und andere Ursachen beschädigt werden. Um die Wunden vor weiteren Schädigungen zu schützen und bei der Heilung zu unterstützen, werden sie von Ophthalmologen mit Wundabdeckungen aus humanem Gewebe abgedeckt. Das Gewebe unterschiedlicher Spender variiert in seinen Eigenschaften und die Verfügbarkeit ist abhängig von der Anzahl der verfügbaren Spender. Aus dem Elektrospinning lässt sich durch eine durchdachte Kombination aus gerichteten und ungerichteten Nanofasern eine transparente Wundabdeckung herstellen. Außerdem bietet die Möglichkeit neuartiger Kollektoren Wundabdeckungen in der Kuppelform einer Cornea mittels Elektrospinnen herzustellen und somit einen Faltenwurf bei der Anwendung zu verhindern.

 

In einer Operation wird die Wundabdeckung mit chirurgischen Nähten am Patienten befestigt. Aufgrund der niedrigen Durchmesser der Nahtmaterialien resultiert jegliche darauf wirkende Kraft in einer hohen Spannung, welcher die Wundabdeckung widerstehen muss. Um den Widerstand gegen das Ausreisen einer Naht zu bestimmen wird der am LSP entwickelte Suture Retention Test angewandt (Publikation Küng). Dadurch lassen sich Membranen aus dem Elektrospinning hinsichtlich ihrer Vernähbarkeit mit dem herkömmlichen humanen Spendergewebe vergleichen.

Quelle: F. Küng

 

Nanofasermembranen für die posteriore lamelläre Keratoplastik

Die posteriore lamelläre Keratoplastik stellt momentan den Goldstandard dar, um Patienten mit einer endothelbedingten Hornhauterkrankung und folgender funktioneller Beeinträchtigung zu behandeln. Diese Operationsmethode hängt allerdings von der Verfügbarkeit menschlicher Spenderhornhäute ab. Ein künstliches, biomimetisches Implantat mit aktiver Endothelzellschicht könnte diese Abhängigkeit verringern und diese Behandlung für eine größere Anzahl an Patienten zugänglich machen. Ein potentieller Ansatz stellen hierbei Nanofasermembranen aus dem Elektrospinning dar.

Am LSP besteht die Möglichkeit eine Vielzahl an Polymeren im Elektrospinning aus diversen Lösemittelsystemen zu verarbeiten und die resultierenden Fasermembranen zu analysieren. Unter anderem steht für eine optische Beurteilung die Rasterelektronenmikroskopie (REM) zur Verfügung. Dadurch kann die Oberflächenmorphologie der einzelnen Fasern betrachtet und auch die Faserdimensionen vermessen werden.

 

In Kooperation mit der Klinik und Poliklinik für Augenheilkunde der Universitätsmedizin Rostock sowie dem Institut für Funktionelle und Klinische Anatomie der Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg werden Zellversuche mit humanen kornealen Endothelzellen durchgeführt. Die Versuche sollen zeigen, dass die Bioverträglichkeit der Nanofasermembranen gewährleistet ist und das Implantat als potentieller Ersatz für menschliches Spendergewebe dienen kann.

 

Kooperationspartner:

Professor Fuchsluger:

Klinik und Poliklinik für Augenheilkunde, Universitätsmedizin Rostock

Professor Paulsen

Institut für Funktionelle und Klinische Anatomie, Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg