Influência da ceratometria e profundidade de câmara anterior obtidas por interferometria de coerência parcial e por sistema Scheimpflug na acurácia do poder dióptrico de lente intraocular multifocal calculada para emetropia [Tese]. São Paulo: Faculdade de Medicina, Universidade de São Paulo; 2018. Objetivo: Verificar se a ceratometria média (K) e a profundidade de câmara anterior (ACD) obtidos por biometria óptica (IOLMaster® 500) e por sistema Scheimpflug (Pentacam® HR) influenciam na predição do cálculo do poder dióptrico de LIO multifocal programada para emetropia. Métodos: Estudo clínico retrospectivo de 198 olhos portadores de catarata senil, tratados com facoemulsificação e implante de LIO multifocal. A diferença entre o valor da ¨LIO ideal¨, previsto pela fórmula biométrica de HAIGIS para emetropia e o poder dióptrico da LIO implantada foi denominada \"desvio teórico da emetropia\" (TDE). Foram testados quatro cenários de cálculo de LIOs, combinando as medidas K e ACD obtidas com os dois dispositivos. Resultados: No trigésimo dia de pós-operatório, o equivalente esférico foi 0 D em 118 dos 198 olhos (60%). O IOL Master® 500 e Pentacam® HR diferiram em relação à média de K (delta 0,09 ± 0,02 D, p < 0,001) e ACD (delta 0,08 ± 0,01 mm; p < 0,001). De acordo com a análise de covariância, o TDE foi 0,17 ± 0,01 D para K e ACD mensurados com IOL Master® 500; 0,27 ± 0,01 D para K e ACD obtidos com Pentacam® HR; 0,15 ± 0,01 D para K gerados com IOL Master® e ACD medidos com Pentacam® HR e 0,28 ± 0,01 D para K mensurado com Pentacam® HR e ACD obtido com IOL Master®. O TDE foi menor quando K foi medido com IOL Master® 500, independente de qual dispositivo foi usado para medir ACD. Conclusões: As predições foram menos confiáveis usando o K gerado pelo Pentacam® HR (diferença média > 0,25D), a despeito de qual equipamento tenha gerado a ACD / Objective: To compare the postoperative refractive predictability of IOL Master® 500 and Pentacam® HR based on K and ACD values in eyes with indication for multifocal IOLs. Methods: Clinical retrospective study of 198 consecutive eyes treated with phacoemulsification and multifocal IOL implantation. The difference between the predicted value and the ideal IOL diopter was termed theoretical deviation from emmetropia (TDE). Using Haigis\' formula, the IOL closest to emmetropia was chosen. Four lens calculation scenarios were tested by combining K and ACD measurements obtained with the two devices. Results: On the 30th postoperative day, the spherical equivalent was 0 D in 118 of the 198 eyes (60%). IOL Master® and Pentacam® HR differed with regard to mean K (delta 0.09 ± 0.02 D; p < 0.001) and ACD (delta 0.08 ± 0.01 mm; p < 0.001). According to the analysis of covariance, TDE was 0.17 ± 0.01 D for K and ACD measured with IOL Master®, 0.27 ± 0.01 D for K and ACD measured with Pentacam HR; 0.15 ± 0.01 D for K measured with IOL Master® and ACD measured with Pentacam® HR, and 0.28 ± 0.01 D for K measured with Pentacam HR and ACD measured with IOL Master®. Mean K was the only statistically significant factor (p < 0.001). Thus, TDE was smaller when K was measured with IOL Master® 500, regardless of which device was used to measure ACD. Conclusion: Predictions were less reliable using the K generated by Pentacam® HR (average difference > 0,25D), regardless of which equipment has generated the ACD

Purpose: To locate protein sorption on the surface and inside the matrix of soft contact lens materials and intraocular lenses (IOL). Methods: The proteins albumin and lysozyme were investigated as they are highly abundant in blood serum and tears, respectively. Proteins were conjugated with organic fluorescent probes and using confocal laser scanning microscopy (CLSM) the sorption profile to contact lenses and IOL could be determined. Radiolabeled protein was used for quantification purposes. • Albumin sorption to etafilcon A and lotrafilcon B was determined (Chapter 3) • Different fluorescent probes were used for conjugation and the impact on albumin sorption behaviour was investigated (Chapter 4) • Lysozyme sorption to nine different pHEMA-based and silicone hydrogel contact lenses was determined using two fluorescent probes (Chapter 5) • The efficiency of protein removal from contact lenses using contact lens care regimens was investigated (Chapter 6) • Albumin sorption to IOL materials was quantified and imaged using a modified CLSM technique (Chapter 7) Results: Albumin and lysozyme sorption profiles differed between materials, and were influenced by the fluorescent probes used for conjugation. After one day of incubation, both proteins could be located within all contact lens materials, except for lotrafilcon A and lotrafilcon B, which primarily allowed deposition on the lens surface. An increase in protein accumulation was found for most materials over the maximum investigated period of 14 days, using CLSM and radiolabel techniques. The efficiency of contact lens care regimens to remove lysozyme and albumin depended on the lens material, care regimen and protein type investigated. PMMA and silicone IOLs showed protein exclusively on the surface, while a hydrophilic acrylic IOL allowed penetration into the lens matrix over time. Despite the albumin penetration depth into hydrophilic acrylic, the highest albumin levels were determined for the silicone IOL. Conclusions: CLSM provides detailed information that can describe the protein distribution in transparent biomaterials, with scanning depths up to a few hundred microns. However, the CLSM data are primarily of qualitative value, which necessitates a quantitative technique (e.g. radiolabeling) to determine the total protein content.

Purpose: To locate protein sorption on the surface and inside the matrix of soft contact lens materials and intraocular lenses (IOL). Methods: The proteins albumin and lysozyme were investigated as they are highly abundant in blood serum and tears, respectively. Proteins were conjugated with organic fluorescent probes and using confocal laser scanning microscopy (CLSM) the sorption profile to contact lenses and IOL could be determined. Radiolabeled protein was used for quantification purposes. • Albumin sorption to etafilcon A and lotrafilcon B was determined (Chapter 3) • Different fluorescent probes were used for conjugation and the impact on albumin sorption behaviour was investigated (Chapter 4) • Lysozyme sorption to nine different pHEMA-based and silicone hydrogel contact lenses was determined using two fluorescent probes (Chapter 5) • The efficiency of protein removal from contact lenses using contact lens care regimens was investigated (Chapter 6) • Albumin sorption to IOL materials was quantified and imaged using a modified CLSM technique (Chapter 7) Results: Albumin and lysozyme sorption profiles differed between materials, and were influenced by the fluorescent probes used for conjugation. After one day of incubation, both proteins could be located within all contact lens materials, except for lotrafilcon A and lotrafilcon B, which primarily allowed deposition on the lens surface. An increase in protein accumulation was found for most materials over the maximum investigated period of 14 days, using CLSM and radiolabel techniques. The efficiency of contact lens care regimens to remove lysozyme and albumin depended on the lens material, care regimen and protein type investigated. PMMA and silicone IOLs showed protein exclusively on the surface, while a hydrophilic acrylic IOL allowed penetration into the lens matrix over time. Despite the albumin penetration depth into hydrophilic acrylic, the highest albumin levels were determined for the silicone IOL. Conclusions: CLSM provides detailed information that can describe the protein distribution in transparent biomaterials, with scanning depths up to a few hundred microns. However, the CLSM data are primarily of qualitative value, which necessitates a quantitative technique (e.g. radiolabeling) to determine the total protein content.

Η χειρουργική καταρράκτη διαμέσου μικρής τομής με τη χρήση αναδιπλούμενων ενδοφθάλμιων φακών είχε ως αποτέλεσμα την εμφάνιση μιας νέας επιπλοκής˙ της θόλωσης των φακών. Αρκετοί παράγοντες έχουν ενοχοποιηθεί για την αιτιολόγηση του φαινομένου. Μεταξύ αυτών αναφέρονται η μετεγχειρητική φλεγμονή, η χρήση διαλυμάτων πλύσης και ιξωδοελαστικών υλικών, η σιλικόνη, τα λιπαρά οξέα που εμπεριέχονται στο υδατοειδές υγρό. Προηγούμενες αναφορές έχουν αποδώσει την αιτία του φαινομένου της θόλωσης των ενδοφακών στην ασβεστοποίηση. Για τη μελέτη του φαινομένου της ασβεστοποίησης έχουν κατά καιρούς χρησιμοποιηθεί in vivo μοντέλα. Στα μοντέλα αυτά γίνονται απλοποιήσεις ώστε να προσομοιώνονται όσο το δυνατόν καλύτερα οι φυσικοχημικές συνθήκες των βιολογικών ρευστών που είναι σε επαφή με τους αντίστοιχους ιστούς. Ακριβείς θερμοδυναμικές μετρήσεις και μελέτες της κινητικής στις συνθήκες αυτές είναι δυνατόν να δώσουν χρήσιμες πληροφορίες όσον αφορά στην εμφάνιση και εξέλιξη με το χρόνο του φαινομένου της ασβεστοποίησης διάφορων ιστών ή οργάνων. Στην παρούσα εργασία, και με στόχο να προσομoιωθούν οι συνθήκες του προσθίου θαλάμου κατά την επαφή του φακού με το υδατοειδές υγρό, κατασκευάσθηκε από πολυαμίδιο διπλότοιχος θερμοστατούμενος αντιδραστήρας συνολικού όγκου 10 ml. Ο πυθμένας και το άνω μέρος του αντιδραστήρα ήταν από γυαλί, έτσι ώστε το σύνολο να είναι δυνατόν να διευθετηθεί στο έδρανο οπτικού μικροσκοπίου διερχομένου φωτός, προκειμένου να είναι δυνατή η συνεχής παρατήρηση των δοκιμίων. Το συνθετικό υδατοειδές υγρό παρασκευάστηκε με τριπλά απεσταγμένο νερό στο οποίο διαλύθηκαν συγκεκριμένες ποσότητες κρυσταλλικών αλάτων έτσι ώστε η τελική σύσταση να αντιστοιχεί στη σύσταση του υδατοειδούς υγρού, σύμφωνα με την βιβλιογραφία. Η ροή του συνθετικού υδατοειδούς υγρού προς τον αντιδραστήρα γινόταν με τη βοήθεια αντλίας σύριγγας ρυθμιζόμενης παροχής. Ο ρυθμός ροής ήταν 0.2ml/h όπως και στην περίπτωση της ροής του υδατοειδούς υγρού στον πρόσθιο θάλαμο του φακού. Εντός του αντιδραστήρα τοποθετήθηκαν σε ειδικό δειγματοφορέα τρεις υδρόφιλοι ακρυλικοί ενδοφθάλμιοι φακοί (Α, Β και Γ) με περιεκτικότητα σε νερό 26% κ.β. Η μελέτη του συστήματος έγινε σε συνθήκες αντιπροσωπευτικές του oργανισμού, δηλαδή pH=7.4 και θερμοκρασία=37˚C. Η παρακολούθηση των φακών με τη βοήθεια του οπτικού μικροσκοπίου, το οποίο ήταν εφοδιασμένο με βιντεοκάμερα, γινόταν καθημερινά και λαμβάνονταν φωτογραφίες για περαιτέρω ανάλυση. Οι φακοί Α, Β και Γ απομακρύνθηκαν από τον αντιδραστήρα στους πέντε, εννιά και δώδεκα μήνες αντίστοιχα, με σκοπό να μελετηθεί τόσο η επιφάνειά τους όσο και το εσωτερικό του πολυμερικού υλικού. Τα μορφολογικά χαρακτηριστικά των εναποθέσεων εξετάσθηκαν και μελετήθηκαν με τη βοήθεια ηλεκτρονικού μικροσκοπίου σάρωσης ενώ η χημική σύσταση των κρυσταλλιτών ταυτοποιήθηκε με μικροανάλυση με φασματοσκοπία ενεργειακής διασποράς ακτίνων Χ (EDX). Περαιτέρω ταυτοποίηση έγινε με φασματοσκοπικές μεθόδους (φασματοσκοπία Raman) και με περίθλαση ακτίνων Χ. Η τελευταία τεχνική, λόγω της μικρής αναλογίας κρυσταλλικό στερεό/πολυμερές, δεν έδωσε αποτελέσματα και ως εκ τούτου δεν είναι δυνατόν να χρησιμοποιηθεί ως τεχνική ταυτοποίησης. Η χρήση της προϋποθέτει διαφορετική γεωμετρία δείγματος-ανιχνευτή. Ο υπερκορεσμός είναι η κινητήρια δύναμη για την έναρξη της πυρηνογένεσης και της εν συνεχεία ανάπτυξης των σταθερών πυρήνων σε κρυσταλλίτες φωσφορικού ασβεστίου. Δεδομένου του ότι, η συγκέντρωση ασβεστίου του υδατοειδούς υγρού είναι χαμηλή, περίπου η μισή της αντίστοιχης του πλάσματος, υπετέθη, ότι κάθε αιτία τοπικής αύξησης του ασβεστίου και του φωσφόρου, εντός του υδατοειδούς υγρού, μπορεί ενδεχομένως να καταλήξει σε δυστροφική ασβεστοποίηση των φακών. Η μελέτη των φακών και η αξιολόγηση του φαινομένου στο πειραματικό μοντέλο που δημιουργήθηκε στην παρούσα εργασία έγιναν σε συνθήκες σταθερού υπερκορεσμού, δεδομένου του ότι υπήρξε συνεχής ανανέωση του υδατοειδούς υγρού εντός του αντιδραστήρα, κατά τρόπο κατάλληλο ώστε να επιτευχθεί ικανοποιητική προσομοίωση των in vivo συνθηκών. Τα περισσότερα βιολογικά ρευστά, περιλαμβανομένου του υδατοειδούς υγρού είναι υπέρκορα ως προς διάφορες φάσεις αλάτων φωσφορικού ασβεστίου, οι οποίες κατά σειρά μειωμένης διαλυτότητας είναι το διένυδρο φωσφορικό ασβέστιο (CaHPO42H2O, DCPD), το φωσφορικό τριασβέστιο (Ca3(PO4)2, TCP), το φωσφορικό οκτασβέστιο (Ca8H2(PO4)65 H2O, OCP) και ο υδροξυαπατίτης (Ca10(PO4)6(OH)2, HAP). Η διαλυτότητα των κρυσταλλικών αυτών φάσεων και ο υπερκορεσμός των διαλυμάτων καθορίζονται από παράγοντες όπως η θερμοκρασία, το pH κτλ. Η τάση για καταβύθιση και σχηματισμό συγκεκριμένης φάσης κρυσταλλικού ασβεστίου εντός του υδατοειδούς υγρού, μπορεί να καθοριστεί από το διάγραμμα διαλυτότητας και εξαρτάται από το pH του διαλύματος και από τη θερμοκρασία. Σε υψηλές τιμές υπερκορεσμού και σε διαλύματα με υψηλό pH, έχει ταυτοποιηθεί ο σχηματισμός και η σταθεροποίηση πρόδρομων φάσεων, ενώ σε συνθήκες χαμηλού υπερκορεσμού και μειωμένου pH σχηματίζεται απ’ ευθείας ΗΑΡ. Η διαδικασία της ασβεστοποίησης των ενδοφακών επηρεάζεται από παράγοντες όπως η δομή και η κατεργασία του πολυμερούς υλικού βάσης (μήτρα), η παρουσία πόρων και η περιεκτικότητά του σε νερό. Τα ακρυλικά πολυμερή διαθέτουν επιφανειακές ιονιζόμενες καρβοξυλικές ομάδες, η παρουσία των οποίων σε ιονισμένη μορφή (-COO-, pH>4) ευνοεί τη συμπλοκοποίηση με ιόντα ασβεστίου του υδατοειδούς υγρού. Τα επιφανειακά αυτά σύμπλοκα είναι πιθανόν να λειτουργούν ως ενεργά κέντρα για την πυρηνογένεση και περαιτέρω ανάπτυξη των κρυστάλλων του φωσφορικού ασβεστίου. Επιπλέον, η ασβεστοποίηση φαίνεται ότι είναι έντονη στους υδρόφιλους φακούς, λόγω της υψηλότερης ενυδάτωσης των υδρόφιλων πολυμερών, η οποία έχει ως αποτέλεσμα την υψηλότερη επιφανειακή συγκέντρωση των ιονισμένων ομάδων (ομάδες / m2) και συνεπώς και των επιφανειακών συμπλόκων- ενεργών κέντρων για την κρυσταλλική ανάπτυξη. Στην παρούσα εργασία και στο in vitro μοντέλο με τη χρησιμοποίηση ενός υδρόφιλου φακού, διαπιστώθηκε ότι η διαδικασία της ασβεστοποίησης λαμβάνει χώρα στο εσωτερικό των φακών, στην πολυμερική μήτρα. Οι σχηματισμοί στο πειραματικό μοντέλο εντοπίσθηκαν στο εσωτερικό των ενδοφακών και με την πάροδο του χρόνου, διαπιστώθηκε ότι μετατοπίζονταν προς τα επιφανειακά στρώματα των φακών. Επίσης, οι εναποθέσεις εμφανίσθηκαν ως γραμμικό μέτωπο παράλληλο προς την γραμμή της επιφάνειας των ενδοφακών. Τόσο η μορφολογική εξέταση των εναποθέσεων στο εσωτερικό όσο και η φασματοσκοπική τους ταυτοποίηση, έδειξε ότι η σύστασή τους ήταν εξ’ ολοκλήρου ΗΑΡ, χωρίς να αποκλείεται και ο σχηματισμός πρόδρομης φάσης OCP, δεδομένου του ότι βρέθηκαν κρυσταλλίτες οι οποίοι μορφολογικά παρουσιάζουν μεγάλη ομοιότητα στη φάση αυτή. Η ερμηνεία της διαπίστωσης του γεγονότος ότι η ασβεστοποίηση λαμβάνει χώρα στο εσωτερικό των ενδοφακών, συνίσταται στο ότι η διάχυση των ιόντων Ca2+ και PO43- εντός της πολυμερικής μήτρας, προχωρεί μέχρι τέτοιο βαθμό ώστε να δημιουργούνται στο εσωτερικό του πολυμερούς συνθήκες τοπικού υπερκορεσμού, κατάλληλες για τη δημιουργία των αντίστοιχων κρυστάλλων. Με την υπόθεση ότι οι τιμές των συντελεστών διάχυσής των ιόντων Ca2+ και PO43- εντός της πολυμερικής μήτρας, είναι της αυτής τάξεως μεγέθους είναι δυνατόν να εξηγηθεί και η εμφάνιση μετώπου συγκέντρωσης των. Η συσσώρευση των ιόντων τα οποία αποτελούν τα δομικά συστατικά του ΗΑΡ συνεχίζεται μέχρις ότου επιτευχθεί μία κρίσιμη τιμή υπερκορεσμού. Σε αυτό το σημείο σχηματίζονται οι πυρήνες και λαμβάνει χώρα η κρυσταλλική ανάπτυξη με τον ερχομό και συσσώρευση επιπρόσθετων ιόντων. Η ασβεστοποίηση των υδρόφιλων ενδοφακών είναι μία προοδευτική και συνεχώς εξελισσόμενη διαδικασία μετά την εμφύτευσή τους και όσο περισσότερο αφήνεται να εξελιχθεί τόσο αυξάνεται η πυκνότητα των εναποθέσεων στο εσωτερικό των φακών. Η επιφάνεια μπορεί να προσβληθεί μόνο σε όψιμες φάσεις και αρκετά χρόνια μετά την εμφύτευση των φακών. Στο σημείο αυτό κρύσταλλοι μπορεί να αναπτυχθούν και σε σημεία, στα οποία έχουν δημιουργηθεί στην επιφάνεια του πολυμερούς σχισμές και χαρακιές. Το θέμα της έναρξης της ασβεστοποίησης (εσωτερικό ή επιφάνεια) χρειάζεται περαιτέρω διερεύνηση. Σύμφωνα με κάποιες αναφορές στη βιβλιογραφία, προτείνεται ότι η έναρξη της ασβεστοποίησης γίνεται στην επιφάνεια των ενδοφακών. Στην παρούσα εργασία, σε συνθήκες χαμηλού υπερκορεσμού, ανάλογες με τις αντίστοιχες υγιούς υδατοειδούς υγρού η ασβεστοποίηση έλαβε χώρα στο εσωτερικό της πολυμερικής μήτρας του ενδοφακού και σε χρόνο και με τρόπο ο οποίος μπορεί να εξηγηθεί από τη (βραδεία) διάχυση των δομικών ιόντων του ΗΑΡ στο εσωτερικό της πολυμερικής μήτρας. Τα ευρήματα και τα συμπεράσματα από την ολοκλήρωση της πειραματικής διαδικασίας με τη χρήση υδρόφιλων ενδοφακών με υδρόφοβη επικάλυψη δείχνουν ότι το θέμα της έναρξης της ασβεστοποίησης˙ εσωτερικό ή επιφάνεια φαίνεται ότι εκτός από τον υπερκορεσμό, υψηλός ή χαμηλός, εξαρτάται και από τη φύση του πολυμερούς του φακού˙ υδρόφιλη ή υδρόφοβη. Τα ευρήματα δείχνουν ότι η υδρόφιλη φύση ευνοεί τη διάχυση, ενώ το υδρόφοβο υλικό την έναρξη της ασβεστοποίησης στην επιφάνεια του φακού. Τα ευρήματα δείχνουν ότι η υδρόφιλη φύση ευνοεί τη διάχυση, ενώ το υδρόφοβο υλικό την έναρξη της ασβεστοποίησης στην επιφάνεια του φακού. Συμπερασματικά, η όψιμη μετεγχειρητική ασβεστοποίηση των ενδοφακών συνιστά σοβαρή επιπλοκή και αιτία μείωσης της όρασης. Λόγω του ότι η διαδικασία και η εκδήλωση του φαινομένου έχει καθυστερημένη έναρξη, είναι σημαντική η μακροχρόνια και προσεκτική παρακολούθηση αυτών των ασθενών. Αρκετοί οφθαλμίατροι δεν είναι ενήμεροι ως προς αυτήν την κλινική οντότητα και αναγνωρίζοντάς την βοηθούν ώστε να μην υποβάλλουν τους ασθενείς σε ανώφελες επεμβάσεις. Η χειρουργική εξαίρεση του φακού συνιστά τη μοναδική θεραπευτική προσέγγιση, καθώς ασθενείς με ασβεστοποιημένους φακούς παρουσιάζουν σταδιακή μείωση της οπτικής τους οξύτητας και καμία περίπτωση αυτόματης υποστροφής δεν έχει παρατηρηθεί. / Small incision cataract surgery with foldable IOL implantation resulted in a new postoperative complication, IOL opacification. Various factors implicated in the phenomenon have been suggested, including inflammation, irrigation solutions and viscosurgical devices, silicone and fatty acids contamination. There is increasing evidence that IOL opacification is due to calcification. Modeling in vivo processes by reliable and reproducible in vitro methods is of key importance to understand the underlying mechanisms. Precise thermodynamic calculations of equilibrium speciation in combination with kinetics measurements at conditions simulating the eye environment are expected to yield mechanistic information concerning the formation of calcium phosphate deposits. In the present contribution we have developed an experimental approach for the investigation of the mechanism of calcification of hydrophilic acrylic IOLs. A double walled thermostated reactor was constructed, volume totaling 10 ml made of polyamide. The reactor had glass windows on top and bottom to allow for the direct observation of the IOL specimens in situ using an optical microscope combined with an image analysis system. In the external wall of the reactor, water supplied from a thermostat was circulated in order to maintain the temperature at 37.0  0.2˚C, while in the interior of the reactor constant flow of a simulated aqueous humor solution (SAH) was ensured with the help of a syringe pump. The SAH solution was introduced in the reactor in an once flow mode at a flow rate of 0.2ml/h, simulating the in vivo flow in the anterior chamber, where aqueous humor is fully renewed within 2 hours. Hydrophilic acrylic IOLs (A, B and C) in triplicate, made of Poly-HEMA with 26% water content were placed in a special holder. The observation of IOLs was done in situ daily by optical microscopy, for the assessment of the opacification progress. Five months after the initiation of the experiment, Lens A was removed in order to be inspected, both at the surface and in the interior. The morphology of the deposits was examined using Scanning Electron Microscopy (SEΜ). The composition of the deposits was identified by microanalysis with Energy Dispersive x-ray Spectroscopy (EDS). Lens B was removed on the ninth month, while Lens C was inspected one year after the onset of the experiment. Similar studies including SEM and EDS analysis were used for the investigation of both those lenses. Investigation showed deposits of calcium phosphate crystallites in the interior of opacified IOLs. These deposits however, were not observed on the IOL’s surface. The thermodynamic driving force for the formation of a salt from solution is the difference between the chemical potentials of the salt in solution from the equilibrium. Taking into account that the calcium concentration in normal aqueous humor is low, about half of the respective value in blood serum, it may be assumed that any cause of localized increase in calcium and phosphorus might result in dystrophic calcification. The experiments in the present work were done at conditions of practically constant supersaturation, since the solution in the experimental reactor was flown once through thus providing a reasonable simulation of the in vivo conditions. Heterogeneous nucleation, an almost ubiquitous phenomenon, is initiated at impurity sites and foreign surfaces in contact with supersaturated solutions. The induction time preceding the formation of nuclei of solids which grow to crystals depends on several factors, including temperature, pH, ionic strength, solution composition which determine the thermodynamic driving force for the formation of the solid phase. Biological fluids like blood serum or aqueous humor are supersaturated with respect to a number of different phases of calcium phosphate salts, in the order of decreasing solubility: Calcium phosphate dehydrate (CaHPO42H2O, DCPD), Tricalcium phosphate (Ca3(PO4)2, TCP), Octacalcium phosphate (Ca8H2(PO4)65 H2O, OCP) and Hydroxyapatite (Ca10(PO4)6(OH)2, HAP). HAP is the thermodynamically stable phase while the rest of the crystalline phases are precursors which may be formed and/or stabilized in supersaturated solutions depending on the conditions in the supersaturated solutions. The tendency for particular calcium phosphate phases to form in supersaturated solutions may be estimated from the solubility phase diagrams of calcium phosphates. Unstable precursor phases, if formed, they convert through hydrolytic processes to the thermodynamically most stable. The process of biomaterial calcification seems moreover to be influenced by factors such as polymer structure, polymer porosity and water content. The ionizable surface hydroxyl groups (present in the carboxyl functional groups) available on the surface of the acrylic polymers may act as sites for nucleation and growth of mineral phase, through surface complexation with calcium ions. The presence of larger numbers of –COOH groups on the polymers accelerate the process of Ca-P overgrowth. The higher extend of hydration in hydrophilic materials leads to higher ionization of the surface functional groups, thus promoting calcification through the formation of complexes with Ca2+ ions. The higher calcification incidents observed in IOLs with higher water content has been attributed to this fact. The polar functional groups (-COO) on the surface of the polymeric matrix of IOLs result in the significant increase in electron density and the subsequent reduction of the interfacial energy between the polymer and aqueous solution. The energy barrier to diffusion of calcium and phosphate species from the bulk solution to the substrate is also reduced, through the formation of surface complexes, which favor the accumulation of Ca2+ and PO43- ions, thus promoting calcification. Our in vitro model experiments have shown that IOL’s calcification is a process initiated at the interior of the IOLs tested. SEM investigation in combination with EDS microanalysis, confirmed the presence of HAP crystallites with sizes less than 100nm. Raman spectroscopy analyses of the opacified lenses corroborated the findings for HAP formation in the interior of the polymeric matrix. X-Ray diffraction measurements failed to identify the presence of minerals apparently because of the low content (by mass) of solid in the polymeric matrix. Supersaturation of the aqueous humor, with respect to calcium phosphate, is the driving force a necessary condition for nucleation of Ca-P salts. The formations observed in our experimental set-up which simulated closely in vivo conditions, were found exclusively in the interior of the IOLs. The solid deposits formed linear fronts parallel to the lens surfaces, advancing with time. It may be suggested therefore that the deposits fronts is the result of diffusion of Ca2+, PO43- and OH- ions through the polymer matrix in contact with the polymer. Assuming similar values for the diffusion coefficients of Ca2+, PO43- and OH- ions in the gel (bulk polymer) material the formation of linear deposits fronts may be explained from the formation of the supersaturated solutions at a depth in which a critical supersaturation was reached. At this point calcium phosphate nuclei form and grow with the arrival of additional ions. IOL’s calcification is an ongoing process after IOL implantation, and the longer the process proceeds, the density of the deposits in the interior of the IOL increases. In all of the cases surface was free of deposits and the distortions that were observed are thought to be due to changes in polymer structure in the IOL’s interior. Surface can be affected only in late phases of calcification and many years after IOL implantation. At this stage crystals may outgrow especially at places in which the polymer’s surface has developed fissures. The issue of calcification’s process initiation (interior or surface) needs further investigation. Reports in the literature, suggest that calcification is initiated on the surface of the IOL. In our experiment where low supersaturation conditions have been achieved, diffusion was favored resulting in calcification at the interior of the polymeric matrix. Investigation and analysis of IOLs with hydrophobic surface confirmed that the issue of calcification`s process initiation is more over influenced by factors others than supersaturation conditions, such as the hydrophilic or hydrophobic nature of the IOLs surface. The experimental analysis proved that hydrophilic IOLs favor ions diffusion while hydrophobic material limits calcification process on the surface. In conclusion, late postoperative IOL opacification causes a severe loss of visual acuity. Because calcification process appears to be of delayed onset it is important to be vigilant in the long-term follow-up of these patients. Many ophthalmologists are not aware of this clinical problem and recognizing this phenomenon will help prevent patients from undergoing useless procedures. IOL exchange is the only therapeutic approach, in such patients, as patients with calcified IOLs have gradual deterioration of their visual acuity and no case of spontaneous recovery has been observed.

Abstract This study was undertaken to identify mechanisms of adhesion of intraocular lenses (IOLs) to the capsular bag after cataract surgery and IOL implantation. It was also done to challenge the sandwich theory presented for posterior capsular opacification (PCO): If the IOL is made of a bioactive material it would allow a single lens epithelial cell layer to bond both to the IOL and the posterior capsule at the same time. This would produce a sandwich pattern including the IOL, the cell monolayer and the posterior capsule. The sealed sandwich structure would prevent further epithelial ingrowth. The degree of bioactivity of the IOL could explain the basic difference in the incidence of PCO and capsulotomy rates with different IOL materials. The sandwich theory was put forward on the basis of a search for a keratoprosthesis material, which would allow maximal adhesion of the prosthesis to corneal tissue. Titanium and glass-ceramic coated titanium were found to develop better adhesion than poly (methyl methacrylate) (PMMA). The adhesion of PMMA to the corneal stromal tissue was loose, and down growth of corneal epithelial cells was seen around the prosthesis. The differences between various IOL materials were first tested with rabbit corneal tissue cultures. There was better adhesion of corneal tissue to soft, hydrophobic acrylate than to PMMA, heparin surface modified (HSM)-PMMA, silicone or hydrogel IOLs. To assess differences in protein adhesion to IOL surfaces, different IOLs were incubated for 24 hours with radioactive iodine labeled fibronectin. Soft hydrophobic acrylate (AcrySof®) showed the highest binding of fibronectin, and the differences relative to all the other materials were significant (p &lt; 0.01-0.001), except to PMMA (p = 0.31). The sandwich theory and the results with rabbit corneal tissue cultures and the protein adhesion study in vitro were evaluated against the results found in pseudophakic autopsy eyes. Altogether, 70 autopsy eyes were analyzed. From 38 autopsy eyes containing PMMA, silicone, soft hydrophobic acrylate or hydrogel IOLs histological sections were prepared from the capsular bag and immunohistochemical analyses were performed for fibronectin, vitronectin, laminin and collagen type IV. A total of 152 specimens were analyzed. From 32 autopsy eyes containing IOLs made of PMMA, silicone, acrylate or hydrogel, IOLs were explanted from the capsular bag and immunohistochemical analysis was done on both sides of the IOLs for fibronectin, vitronectin, laminin or collagen type IV. Soft hydrophobic acrylate IOLs had significantly more adhesion of fibronectin to their surfaces than PMMA or silicone IOLs. Also, more vitronectin was attached to acrylate IOLs than to the other IOL materials. Silicone IOLs had more collagen type IV adhesion in comparison to the other IOL materials studied. In histologic sections a sandwich-like structure (anterior or posterior capsule-fibronectin-one cell layer-fibronectin-IOL surface) was seen significantly more often in eyes with acrylate IOLs than in PMMA, silicone or hydrogel IOL eyes. These studies support the sandwich theory for posterior capsule opacification after cataract surgery with IOLs. The results suggest that fibronectin may be the major extracellular protein responsible for the attachment of acrylate IOLs to the capsular bag. This may represent a true bioactive bond between the IOL and the lens epithelial cells, and between the IOL and the capsular bag. This may explain the reason for clinical observations of less posterior capsular opacification and lower capsulotomy rates with the soft hydrophobic acrylate material of AcrySof® IOLs compared to the other IOL materials studied.

Lietuvoje pirmą kartą nagrinėjama daugiažidinių intraokulinių lęšių (DIOL) implantacija. Atliktas tyrimas leidžia detaliau vertinti regėjimo funkcijas po DIOL implantacijos. Keturi skirtingi DIOL lyginami pagal tą pačią meto¬diką ir pateikiami ilgos pooperacinės stebėsenos duomenys. Pirmą kartą aprašomos paciento pasitenkinimo po DIOL implantacijos ir Didžiojo penketo asmenybės dimensijų sąsajos. Darbo tikslas - įvertinti regėjimo kokybę ir pacientų pasitenkinimo rezultatais sąsajas su asmenybės bruožais po skirtingų modelių daugiažidinių intraokulinių lęšių implantacijos. Uždaviniai: 1) įvertinti regėjimo aštrumą implantavus skirtingus DIOL modelius; 2) įvertinti kontrastinį jautrumą implantavus skirtingus DIOL mo¬de¬lius; 3) įvertinti paciento poreikį papildomai korekcijai akiniais po DIOL implantacijos; 4) įvertinti pašalinių optinių fenomenų pasireiškimą su DIOL; 5) įvertinti pacientų pasitenkinimo regėjimo rezultatais dažnumą ir sąsajas su asmenybės bruožais po DIOL implantacijos. / In this study, postoperative follow-up data that cover a rather long period after the multifocal intraocular lens (MIOL) implantation are presented. It is the first time that the same methodology was used to compare four different types of MIOL. The influence of personality traits on the visual function has been defined. The aim of the study - to assess the influence of different MIOL on the quality of vision and the links between the satisfaction of patients with the results and their personality traits after the implanting of different MIOL models. The objectives of the study: 1) to compare the visual acuity between different MIOLs models; 2) to compare the contrast sensitivity between different MIOLs models; 3) to establish the need of patients for additional correction with glasses after the implanting of MIOLs; 4) to assess the occurrence of photic phenomena after the implanting of MIOLs; 5) to assess the level of visual function and the influence of personality traits on patients’ satisfaction with the visual function following the MIOL implantation.

Le procédé d’imprégnation en milieu supercritique est une alternative « propre » à l’imprégnation par voie liquide. Entre autres applications, les procédés d’imprégnation peuvent être utilisés pour l’élaboration de systèmes de délivrance de médicaments appliqués aux domaines pharmaceutique et médical. Cette étude porte sur l’élaboration de systèmes de délivrance de médicaments en utilisant l'imprégnation supercritique des principes actifs sur deux types de supports : des matrices polymériques (lentilles intraoculaires) et des matrices poreuses (silices mésoporeuses). Dans le premier cas, des lentilles polymériques intraoculaires (IOLs), utilisées pour la chirurgie de la cataracte, ont été imprégnées par des principes actifs : un anti-inflammatoire (Dexaméthasone 21-phosphate disodium: DXP) et un antibiotique (Ciprofloxacine: CIP). Plus particulièrement, deux types de lentilles ont été étudiés : des IOLs rigides à base de PMMA et des IOLs souples à base de P-HEMA. Les expériences d'imprégnation supercritique ont été effectuées en mode batch et les taux d'imprégnation ont été déterminés par des études de cinétique de relargage des principes actifs. L’influence des conditions opératoires sur l’efficacité de l’imprégnation a été étudiée en réalisant des expériences d’imprégnation préliminaires suivies par des plans d’expériences par la suite. Dans le second cas, une silice mésoporeuse a été utilisée comme support d’imprégnation pour un médicament faiblement hydrosoluble (Fénofibrate), afin d’augmenter sa cinétique de dissolution. L’imprégnation supercritique a été effectuée avec le CO2 pur en faisant varier la pression et le taux de dépressurisation (rapide et lent). / Supercritical impregnation is an attractive “clean” alternative to conventional impregnation processes using generally liquid organic solvents. Among other applications, the impregnation process can be used for the development of controlled drug delivery systems applied to the pharmaceutical and medical fields. This work focuses on the preparation of controlled drug delivery systems using supercritical impregnation of drugs in two kinds of impregnation supports: polymeric matrices (intraocular lenses) and porous supports (mesoporous silica). Firstly, the supercritical impregnation of polymeric intraocular lenses (IOLs), used in cataract surgery, by an anti-inflammatory drug (Dexamethasone 21-phosphate disodium: DXP) and an antibiotic (Ciprofloxacin: CIP), is studied. More particularly, two polymeric IOLs were tested: rigid intraocular lenses made from derivative of PMMA and foldable intraocular lenses made from derivative of P-HEMA. Supercritical impregnations were carried out in a batch mode and the impregnation yields were determined through drug release kinetics studies in a solution simulating the aqueous humor. The influence of operating conditions on impregnation was studied by performing preliminary impregnation experiments followed by experimental designs. The second part of this work deals with the loading of a poorly water-soluble drug (Fenofibrate) in a mesoporous silica for improving drug dissolution kinetics. Supercritical impregnations were carried out with pure CO2 at different pressures (100 to 200 bar) and depressurization rates (rapid and slow).

L’implantation de lentilles intraoculaires est le traitement substitutif standard de la cataracte toutes origines confondues. L’implantation est faite à la suite de l’extraction du cristallin par phacoémulsification. Les implants souples, en acrylates hydrophobes, à bord carrés et « 1 pièce » sont recommandés pour prévenir la survenue de complications post-opératoires telles que l’opacification capsulaire postérieure. Cette complication multifactorielle est associée à un défaut de biocompatibilité. L’acte chirurgical, la physiopathologie du patient ainsi que la forme de la lentille intraoculaire modifient l’incidence. Malgré plusieurs mesures préventives, l’incidence n’est pas nulle et la prévalence continue d’augmenter avec le temps. Des cas tardifs d’opacifications surviennent jusqu’à 9 ans après la chirurgie. Un de nos objectifs dans le cadre de ce travail était de relier cette complication tardive au mécanisme de vieillissement des implants intraoculaires. Les résultats obtenus après hydrolyse et photo-oxydation, ont montré une altération des caractéristiques du polymère avec formation de composés néoformés de faibles masses moléculaires, qui diffusent au travers du polymère et migrent vers la surface en fonction de leur polarité et leur masse moléculaire. Il en résulte la création d’un gradient de concentrations de composés hydrophiles en surface et de composés hydrophobes dans les couches inférieures de l’implant. La vitesse du mécanisme de vieillissement est directement liée aux conditions (température, intensité de photo-oxydation). Par ailleurs, nous avons démontré l’existence d’une variation inter et intra lots des caractéristiques physico-chimiques de ces implants. Ces modifications de propriétés de surface constituent une explication à la survenue des complications tardives qui est liées à une modification de la biocompatibilité des implants intraoculaires, après vieillissement / Intraocular lenses are the main treatment for cataract surgery whatever the origin. The implantation is done in the same surgical time as the lens extraction by phacoemulsification. Today, the recommended lenses are foldable acrylic copolymers with square edges and “1-piece”. This design decreases the incidence of adverse events as posterior capsular opacification (POC). This complication is multifactorial and is associated with a poor biocompatibility. The surgery and physiopathology are two others factor that impact the incidence of PCO. Despite many preventive actions, the incidence is not null and prevalence keep on increasing each year after the surgery. The late PCO cases occur until 9 years after the surgery. One of our objectives in the context of this work was to link this late complication to the aging mechanism of intraocular implants. The results obtained after hydrolysis and photo-oxidation have showed the characteristic modifications of the polymer with formation of low molecular weight compounds, which diffuse through the polymer and migrate to the surface, as a function of their polarity and their molecular weight. All these modifications have created concentration gradient. Indeed, the hydrophilic compounds have diffused on the surface and hydrophobic compounds in the implant matrix. The kinetic of the aging process is directly related to the aging conditions applied (temperature, intensity of photo-oxidation). Furthermore, we have demonstrated the existence of the variability between and within batches, of the physicochemical characteristics of these implants. These surface property modifications are an explanation for the occurrence of late complications that is related to a modification of the intraocular lenses biocompatibility after aging.

Intraocular lenses (IOLs) provide distance and near refraction and are becoming the standard for cataract surgery. Multifocal glasses increase the variability of toe clearance in older adults navigating stairs and increase fall risk; however, little is known about the biomechanics of stair navigation in individuals with multifocal IOLs. This study compared clearance while ascending and descending stairs in individuals with monofocal versus multifocal IOLs. Eight participants with multifocal IOLs (4 men, 4 women; mean age = 66.5 yr, standard deviation [SD] = 6.26) and fifteen male participants with monofocal IOLs (mean age = 69.9 yr, SD = 6.9) underwent vision and mobility testing. Motion analysis recorded kinematic and custom software-calculated clearances in three-dimensional space. No significant differences were found between groups on minimum clearance or variability. Clearance differed for ascending versus descending stairs: the first step onto the stair had the greatest toe clearance during ascent, whereas the final step to the floor had the greatest heel clearance during descent. This preliminary study indicates that multifocal IOLs have similar biomechanic characteristics to monofocal IOLs. Given that step characteristics are related to fall risk, we can speculate that multifocal IOLs carry no additional fall risk.

It is well known that ultraviolet (UV) B (280-315 nm) and blue light (400-500 nm) radiation can produce phototoxic lesions in the neural retina and the retinal pigment epithelium (RPE). In the first section of this thesis, bovine lens cells (epithelium and superficial cortical fibre cell) and human retinal pigment epithelial (ARPE-19) cells were used to characterize in vitro changes following oxidative stress with UVB radiation in ocular lens optics and cellular function in terms of mitochondrial dynamics. In the second part, human retinal pigment epithelial (ARPE-19) cells and in vitro bioassays were used together to develop an in vitro approach for UV radiation-induced retinal toxicology research. In the third chapter, the in vitro approach developed above was used with intraocular lens (IOL) materials to evaluate the UV radiation blocking efficiency of commercially available IOL’s. Lastly, narrowband blue light irradiation and in vitro assays were used to determine more precisely the wavelengths of blue light responsible for photochemical lesions of the retina as an effort to contribute to future IOL designs. The results from mitochondrial dynamics of lens cells and RPE cells show significant decreases in mitochondrial movement after UVB irradiation in a dose dependent manner. Results obtained from four in vitro assays (Alamar blue assay, confocal microscopy for mitochondrial distribution and nucleic acids damage, phagocytotic activity assay) for evaluating the UVB-induced damage in ARPE-19 show significant decreases in cell viability as well as phagocytotic activity of RPE cells after UVB radiation. In addition, the results show that UV radiation can also induce the degradation of DNA/RNA and mitochondria of RPE cells in a dose dependent manner. The results of the UV blocking efficiency test of commercially available IOL materials show very effective UV blocking ability, allowing no cellular damage at all, in comparison to an IOL uncovered control cell. The results of three different wavelengths of blue light exposure show that only 400 nm blue light radiation can cause significant damage to RPE cells, while 420 and 435.8 nm blue light radiation cause no cellular damage at all. In conclusion, UVB and blue light radiation can cause phototoxic damage to the retinal pigment epithelium as a result of oxidative stress, and in vitro bioassays used for this research may offer a sensitive, and meaningful biomarker approach, not only for evaluating RPE function after oxidative and chemical stress, but also for evaluating IOL effectiveness.