Klin Monbl Augenheilkd 2009; 226(9): 718-724
DOI: 10.1055/s-0028-1109653
Übersicht

© Georg Thieme Verlag KG Stuttgart · New York

Glaskörperersatz als Möglichkeit zur protrahierten Freisetzung von Medikamenten im Glaskörper

Vitreous Substitutes as Drug Release SystemsP. Szurman1 , C. Frank1 , R. T. Kaczmarek2 , M. S. Spitzer1
  • 1Universitäts-Augenklinik, Department für Augenheilkunde, Eberhard-Karls-Universität, Tübingen
  • 2University Eye Hospital, University Wroclaw
Further Information

Publication History

Eingegangen: 17.6.2009

Angenommen: 1.7.2009

Publication Date:
11 September 2009 (online)

Zusammenfassung

Trotz wesentlicher technischer Verbesserungen in der vitreoretinalen Chirurgie ist insbesondere die proliferative Vitreoretinopathie ein ungelöstes Problem. Inzwischen ist klar geworden, dass ein chirurgischer Ansatz allein nicht ausreichend ist. Vielmehr wäre die Kombination von chirurgischen Standardverfahren wie der Pars-plana-Vitrektomie mit einem Glaskörperersatz und einer gleichzeitigen adjuvanten pharmakologischen Behandlung zur Unterdrückung der Wundheilung wünschenswert. Aufgrund der geringen therapeutischen Breite und der kurzen biologischen Halbwertzeit im Glaskörperraum ist die Verwendung von Medikamententrägersystemen zur verzögerten Freisetzung antiproliferativer Substanzen sinnvoll. Da im Rahmen der Vitrektomie ohnehin ein Glaskörperersatz im Sinne einer Endotamponade erforderlich ist, liegt die Kombination des Glaskörperersatz mit einer Medikamententrägerfunktion nahe. Diese Übersichtsarbeit stellt die wichtigsten Fortschritte auf dem Weg zu einer verzögerten Freisetzung von Medikamenten aus einem Glaskörperersatz vor. Selbst Standardtamponaden wie Silikonöl und auch Gase können durchaus als Medikamententräger eingesetzt werden. Inzwischen werden aber zunehmend polymere Hydrogele als Glaskörperersatz mit möglichen Medikamententrägereigenschaften entwickelt, welche neben günstigen Tamponadeeigenschaften eine protrahierte Medikamentenfreisetzung über mehrere Wochen bis Monate aufweisen.

Abstract

Despite major improvements of vitreo-retinal surgical techniques proliferative vitreoretinopathy (PVR) remains a major challenge. Surgical therapy alone may not be sufficient in complicated cases of PVR. A combination of standard techniques such as pars plana vitrectomy with a vitreous substitute and a simultaneous adjuvant pharmacological treatment for the suppression of undesired proliferation of retinal cells and retinal scarring may be a promising therapeutic approach. However, due to the narrow therapeutic range and the short biological half-life of most anti-proliferative or anti-inflammatory drugs in the vitreous cavity, intravitreal slow-release systems for extended drug delivery are desirable. Vitrectomy for PVR normally requires a vitreous substitute. Consequently, a vitreous substitute that could also serve as a slow-release system for anti-proliferative or anti-inflammatory drugs would provide several advantages. This review gives an overview of recent developments of slow-release systems that may also be suitable as vitreous substitutes. Even standard internal tamponades such as silicone oils or gases may serve as extended drug-release systems under certain conditions. In the mean time polymerised hydrogels have been developed, which apart from providing an adequate tamponade effect, may facilitate an extended intravitreal release of various anti-proliferative and anti-inflammatory drugs for several weeks.

Literatur

  • 1 Araiz J J, Refojo M F, Arroyo M H. et al . Antiproliferative effect of retinoic acid in intravitreous silicone oil in an animal model of proliferative vitreoretinopathy.  Invest Ophthalmol Vis Sci. 1993;  34 522-530
  • 2 Arroyo M H, Refojo M F, Araiz J J. et al . Silicone oil as a delivery vehicle for BCNU in rabbit proliferative.  etina. 1993;  13 245-250
  • 3 Asaria R HY, Kon C H, Bunce C. et al . Adjuvant 5-fluorouracil and heparin prevents proliferative vitreoretinopathy: results from a randomized, double-blind, controlled clinical trial.  Ophthalmology. 2001;  108 1179-1183
  • 4 Bambas B, Eckardt C, Vowinkel E. et al . Toxische Substanzen im Silikonöl nach intraokularer Injektion.  Ophthalmologe. 1995;  92 663-667
  • 5 Blumenkranz M, Hernandez E, Ophir A. et al . 5-fluorouracil: New applications in complicated retinal detachment for an established antimetabolite.  Ophthalmology. 1984;  91 122-130
  • 6 Borhani H, Peyman G A, Rahimy M H. et al . Suppression of experimental proliferative vitreoretinopathy by sustained intraocular delivery of 5-FU.  Int Ophthalmol. 1995;  19 43-49
  • 7 Cardillo J A, Farah M E, Mitre J. et al . An intravitreal biodegradable sustained release naproxen and 5-fluorouracil system for the treatment of experimental post-traumatic proliferative vitreoretinopathy.  Br J Ophthalmol. 2004;  88 1201-1205
  • 8 Cavalieri F, Miano F, D’Antona P. et al . Study of gelling behavior of poly(vinyl alcohol)-methacrylate for potential utilizations in tissue replacement and drug delivery.  Biomacromolecules. 2004;  5 2439-2446
  • 9 Charteris D G. Proliferative vitreoretinopathy: pathobiology, surgical management and adjunctive treatment.  Br J Ophthalmol. 1995;  79 953-960
  • 10 Charteris D G, Aylward G W, Wong D. et al . A randomized controlled trial of combined 5-fluorouracil and low-molecular-weight heparin in management of established proliferative vitreoretinopathy.  Ophthalmology. 2004;  111 2240-2245
  • 11 Cheema R A, Peyman G A, Fang T. et al . Triamcinolone acetonide as an adjuvant in the surgical treatment of retinal detachment with proliferative vitreoretinopathy.  Ophthalmic Surg Lasers Imaging. 2007;  38 365-370
  • 12 Chirila T V, Hong Y, Dalton P D. et al . The use of hydrophilic polymers as artificial vitreous.  Prog Polym Sci. 1998;  23 475-508
  • 13 Deutschmann R. Über ein neues Heilverfahren bei Netzhautablösung.  Zbl Augenheilkunde. 1985;  19 209-213
  • 14 Fernandez-Vigo J, Refojo M F, Verstraeten T. Evaluation of a viscoelastic solution of hydroxypropyl methylcellulose as a potential vitreous substitute.  Retina. 1990;  10 148-152
  • 15 Frank C, Spitzer M S, Henke-Fahle S. et al . Cross-linked biopolymer hyaluronic acid as artificial vitreous substitute.  Invest Ophthalmol Vis Sci. 2009;  50 ARVO E-Abstract 4445
  • 16 Graham R O, Peyman G A. Intravitreal injection of dexamethasone. Treatment of experimentally induced endophthalmitis.  Arch Ophthalmol. 1974;  92 149-154
  • 17 Hegazy H M, Kivilcim M, Peyman G A. et al . Evaluation of toxicity of intravitreal ceftazidime, vancomycin, and ganciclovir in a silicone oil-filled eye.  Retina. 1999;  19 553-557
  • 18 Heimann H, Bartz-Schmidt K U, Bornfeld N. et al . Primäre Pars-plana-Vitrektomie. Techniken, Indikationen und Ergebnisse.  Ophthalmologe. 2008;  105 19-26
  • 19 Hong Y, Chirila T V, Vijayasekaran S. et al . Biodegradation in vitro and retention in the rabbit eye of crosslinked poly(1-vinyl-2-pyrrolidinone) hydrogel as a vitreous substitute.  J Biomed Mater Res. 1998;  39 650-659
  • 20 Jonas J B, Hayler J K, Panda-Jonas S. Intravitreal injection of crystalline cortisone as adjunctive treatment of proliferative vitreoretinopathy.  Br J Ophthalmol. 2000;  84 1064-1067
  • 21 Joussen A M, Wong D. The concept of heavy tamponades-chances and limitations.  Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol. 2008;  246 1217-1224
  • 22 Joussen A M, Lux A, Kirchhof B. Shifting of the proliferative vitreoretinopathy milieu after tamponade with heavy silicone oil in eyes prone to proliferative vitreoretinopathy and bleeding.  Br J Ophthalmol. 2009;  93 128-129
  • 23 Koster R, Stilma J S. Healon as intravitreal stubstitute in retinal detachment surgery in 40 patients.  Doc Ophthalmol. 1986;  64 13-17
  • 24 Kralinger M T, Hamasaki D, Kieselbach G F. et al . Intravitreal acetylsalicylic acid in silicone oil: pharmacokinetics and evaluation of its safety by ERG and histology.  Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol. 2001;  239 208-216
  • 25 Lewis H, Aaberg T M, Abrams G W. Causes of failure after initial vitreoretinal surgery for severe proliferative vitreoretinopathy.  Am J Ophthalmol. 1991;  111 8-14
  • 26 Lou X, Garrett K L, Rakoczy P E. et al . Synthetic hydrogels as carriers in antisense therapy: preliminary evaluation of an oligodeoxynucleotide covalent conjugate with a copolymer of 1-vinyl-2-pyrrolidinone and 2-hydroxyethyl methacrylate.  J Biomater Appl. 2001;  15 307-320
  • 27 Machemer R, Sugita G, Tano Y. Treatment of intraocular proliferations with intravitreal steroids.  Trans Am Ophthalmol Soc. 1979;  77 171-180
  • 28 Meinert H, Roy T. Semifluorinated alkanes – a new class of compounds with outstanding properties for use in ophthalmology.  Eur J Ophthalmol. 2000;  10 189-197
  • 29 Munir W M, Pulido J S, Sharma M C. et al . Intravitreal triamcinolone for treatment of complicated proliferative diabetic retinopathy and proliferative vitreoretinopathy.  Can J Ophthalmol. 2005;  40 598-604
  • 30 Ryan S J. The pathophysiology of proliferative vitreoretinopathy in its management.  Am J Ophthalmol. 1985;  100 188-193
  • 31 Schiff W M, Hwang J C, Ober M D. et al . Safety and efficacy assessment of chimeric ribozyme to proliferating cell nuclear antigen to prevent recurrence of proliferative vitreoretinopathy.  Arch Ophthalmol. 2007;  125 1161-1167
  • 32 Spitzer M S, Yoeruek E, Kaczmarek R T. et al . Sodium hyaluronate gels as a drug-release system for corticosteroids: release kinetics and antiproliferative potential for glaucoma surgery.  Acta Ophthalmol. 2008;  86 842-848
  • 33 Spitzer M S, Kaczmarek R T, Yoeruek E. et al . The distribution, release kinetics, and biocompatibility of triamcinolone injected and dispersed in silicone oil.  Invest Ophthalmol Vis Sci. 2009;  50 2337-2843
  • 34 Szurman P, Kaczmarek R T, Spitzer M S. et al . Differential toxic effect of dissolved triamcinolone and its crystalline deposits on cultured human retinal pigment epithelium (ARPE19) cells.  Exp Eye Res. 2006;  83 584-592
  • 35 Szurman P, Sierra A, Kaczmarek R T. et al . Different biocompatibility of crystalline triamcinolone deposits on retinal cells in vitro and in vivo.  Exp Eye Res. 2007;  85 44-53
  • 36 The Silicone Study Group . Vitrectomy with silicone oil or perfluoropropane gas in eyes with severe proliferative vitreoretinopathy: results of a randomized clinical trial.  Arch Ophthalmol. 1992;  110 780-792
  • 37 Ungphaiboon S, Nittayananta W, Vuddhakul V. et al . Formulation and efficacy of triamcinolone acetonide mouthwash for treating oral lichen planus.  Am J Health Syst Pharm. 2005;  62 485-491
  • 38 Wickham L, Bunce C, Wong D. et al . Randomized controlled trial of combined 5-Fluorouracil and low-molecular-weight heparin in the management of unselected rhegmatogenous retinal detachments undergoing primary vitrectomy.  Ophthalmology. 2007;  114 698-704
  • 39 Wiedemann P, Hilgers R D, Bauer P. et al . Adjunctive Daunorubicin in the treatment of proliferative vitreoretinopathy: results of a multicenter clinical trial.  Am J Ophthalmol. 1998;  126 550-559
  • 40 Williams R G, Chang S, Comaratta M R. et al . Does the presence of heparin and dexamethasone in the vitrectomy infusate reduce reproliferation in proliferative vitreoretinopathy?.  Graefe’s Arch Clin Exp Ophthalmol. 1996;  234 496-503
  • 41 Zhang G, Feng X, Wabner K. et al . Intraocular nanoparticle drug delivery: a pilot study using an aerosol during pars plana vitrectomy.  Invest Ophthalmol Vis Sci. 2007;  48 5243-5249

PD Dr. Peter Szurman

Universitäts-Augenklinik, Department für Augenheilkunde, Eberhard-Karls-Universität

Schleichstr. 12

72076 Tübingen

Phone: ++ 49/70 71/2 98 49 15

Fax: ++ 49/70 71/29 46 74

Email: peter.szurman@med.uni-tuebingen.de

    >