Dreidimensionale Charakterisierung biomechanischer Veränderungen der menschlichen Hornhaut bei Vernetzungsbehandlung

• Antragsteller: Professor Dr. Stefan Lang
• Fachliche Zuordnung: Augenheilkunde
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 451894178

Die biomechanische Stabilität der Hornhaut ist wichtig für eine optimale Sehkraft. Erkrankungen wie der Keratokonus führen zu einer fortschreitenden Sehverschlechterung aufgrund einer Verformung der Hornhaut. Dieses fortschreiten kann durch ein Crossliking der Hornhaut, welches mechanische Stabilität der Hornhaut steigern soll, aufgehalten werden. Inzwischen sind verschiedene Varianten des Crosslinkings (unter anderem akzelleriertes Crosslinking über kürzere Zeiträume) in der klinischen Behandlung verfügbar. Wir messen die biomechanischen Eigenschaften der menschlichen Hornhaut mittels Nanoindentation. Diese kann durch Eindellen der Hornhaut Rückschlüsse auf die Elastizität des Gewebes ermöglichen. In unserem bisherigen DFG geförderten Forschungsprojekt konnten wir zum einen zeigen, dass das Elastizitätsmodul bei Keratokonus geringer ist als bei gesunden Vergleichshornhäuten. Wir haben in einem weiteren Projekt die zeitliche Veränderung des Elastizitätsmoduls während des Crosslinkings charakterisiert. Dieses zeigte eine lineare Zunahme während der Behandlung. Zudem haben wir den Anstieg des Elastizitätsmoduls bei den gängigen Crosslinking Schemata verglichen. Dies beinhaltet das akzellerierte Crosslinking (von 3 mW / cm² bis zu 30 mW / cm²) und unterschiedliche Riboflavin Lösungen (mit Dextran, ohne Dextran und Hypoosmolar). In einem separaten Projekt konnten wir die Messschwankung des Versuchsaufbaus durch eine Messung der Hornhaut unter physiologischen Druckverhältnissen deutlich verbessern. Alle Ergebnisse wurden ortsaufgelöst an der Oberfläche der Hornhaut erhoben. Unklar bleibt die Auswirkung auf die tieferen Hornhautschichten. Es gibt Hinweise, dass die Tiefenwirkung des Crosslinking aufgrund der Sauerstoffverfügbarkeit bei verschiedenen Behandlungsprotokollen Unterschiede aufweist. Das Ziel unseres Folgeprojektes ist die dreidimensionale Charakterisierung des Effektes verschiedener Crosslinking Protokolle auf die Biomechanik der menschlichen Hornhaut. Hierzu sollen vergleichende Messungen nach Crosslinking Behandlung zentral, parazentral und peripher in verschiedenen Tiefen in 100 µm Schritten durchgeführt werden. Zudem planen wir die weitere Optimierung unseres Versuchsaufbaus mittels eines Flow-Systems.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortliche: Professor Dr. Thomas Reinhard; Professor Dr. Günther Schlunck