Ein neues adhäsives Gel verbindet sich mit der Augenoberfläche und kann Verletzungen ohne Operation reparieren

Forscher haben ein Biomaterial für die Reparatur und Regeneration der Hornhaut entwickelt, das die Notwendigkeit von Hornhauttransplantationen umgehen könnte.

Ein mit lichtaktivierten Chemikalien kombiniertes Haftgel kann Schnitte oder Geschwüre auf der Hornhaut verschließen und dann die Regeneration des Hornhautgewebes fördern, wie eine neue präklinische Studie zeigt. Die neue Technologie mit dem Namen GelCORE (Gel für die Hornhautregeneration) könnte eines Tages die Notwendigkeit einer Operation zur Reparatur von Hornhautverletzungen umgehen, einschließlich derjenigen, für die heute eine Hornhauttransplantation erforderlich ist.

“Wir hoffen, dass dieses Biomaterial eine große Lücke zwischen den verfügbaren Technologie zur Behandlung von Hornhautverletzungen schließen kann”, sagte Reza Dana, Leiterin des Cornea and Refractive Surgery Service bei Massachusetts Eye and Ear und Claes H. Dohlman Professor für Augenheilkunde an der Harvard Medical School.

“Wir haben uns vorgenommen, ein Material zu schaffen, das klar und stark klebend ist und es der Hornhaut ermöglicht, nicht nur den Defekt zu schließen, sondern sich auch zu regenerieren. Wir wollten es den Zellen der Hornhaut ermöglichen, sich so mit dem Gel zu verbinden, dass sie im Laufe der Zeit die natürliche Hornhaut so gut wie möglich imitieren. ”

Hornhautverletzungen sind weltweit eine häufige Ursache für Sehbehinderungen. Jedes Jahr werden mehr als 1,5 Millionen neue Fälle von Blindheit gemeldet, die auf die Hornhaut zurückzuführen sind. Die derzeitige Sorgfalt beim Ausfüllen von Hornhautdefekten umfasst die Verwendung von synthetischen Klebstoffen oder chirurgischen Eingriffen, um das Auge mit Gewebe- und/oder Hornhauttransplantaten zu behandeln.

Die derzeit erhältlichen synthetischen Klebstoffe sind rau, inhärent giftig für Gewebe, schwierig zu handhaben und können aufgrund der Opazität des Materials und der schlechten Integration mit Hornhautgewebe zu einem erheblichen Sehverlust führen. Hornhauttransplantationen bergen das Risiko von Komplikationen nach der Transplantation, einschließlich Infektion oder Abstoßung.

Mit dem Ziel einen Klebstoff zu entwickeln, der für eine langfristige Integration mit der Hornhaut ausgelegt ist, entwickelte das Team von Dana ein klebendes Biomaterial aus chemisch modifizierter Gelatine und Photoinitiatoren, die durch kurzzeitige Einwirkung von blauem Licht aktiviert werden, und nannten es GelCORE. 

Anfänglich ist das Gel ein klares, viskoses Material, das mit einer Pipette oder einer Spritze aufgetragen werden kann. Unter Lichteinwirkung härtet das Material aus und übernimmt die biomechanischen Eigenschaften einer natürlichen Hornhaut. Im Laufe der Zeit wachsen die Hornhautzellen allmählich zusammen und vereinen sich mit diesem Material. Somit ähnelt GelCORE der natürlichen Hornhaut – es ist hochtransparent, kann sich an das natürliche Gewebe binden und die Zell- und Geweberegeneration unterstützen.

Ähnliche Klebstofftechnologien wurden bereits für die Lunge und andere Augendefekte entwickelt, aber GelCORE benötigt nur sichtbares blaues statt ultraviolettes Licht, das im Vergleich zum blauen Licht schädlich ist.

In ihrem Bericht beschreiben die Forscher ihre Einschätzungen zu GelCORE in einem präklinischen Modell für Hornhautverletzungen. Sie applizierten GelCORE in einer Konzentration von 20 Prozent auf die Hornhautdefekte von 3 mm und verwendeten anschließend sichtbares blaues Licht  für 4 Minuten. Unmittelbar nach der Belichtung beobachteten sie eine feste Haftung des Gels am Hornhautdefekt.

Einen Tag später beobachteten sie eine transparente, glatte Augenoberfläche mit einer umgebenden Hornhaut, die klar und ohne Entzündung war. Eine Woche nach dem Auftragen konnte das Gel noch an der Defektstelle in der Hornhaut beobachtet werden und blieb transparent. Mit der Zeit zeigte das Gewebe Anzeichen einer Regeneration, wobei Zellen des neuen Gewebes Ähnlichkeiten zu regeneriertem und natürlichem Gewebe zeigten.

Die Autoren der Studie betonen zudem, dass die Eigenschaften von GelCORE durch Variieren der Konzentration und der Zeit der Lichtapplikation genau kontrolliert werden können. Dies bietet die Möglichkeit, die Formulierung für verschiedene Arten und Schweregrade von Augenverletzungen anzupassen.

“Wir versuchen jetzt, bestimmte Modifikationen für verschiedene Anwendungen vorzunehmen”, sagt Dana. “Wir gehen davon aus, dass ein Patient mit einer großen Verletzung möglicherweise die Formulierung A erhält. Wenn er mit einer Hornhautnarbe kommt, erhält er möglicherweise die Formulierung B.” Die Autoren hoffen zudem im nächsten Jahr mit einer klinischen Studie an Patienten beginnen zu können.