BIOMATERIALI PER LENTI INTRAOCULARI: DAL PMMA AI MATERIALI PIEGHEVOLI. STUDIO DELLE CARATTERISTICHE DI SUPERFICIE

SANGUINETTI, GIORGIA

BIOMATERIALI PER LENTI INTRAOCULARI: DAL PMMA AI MATERIALI PIEGHEVOLI. STUDIO DELLE CARATTERISTICHE DI SUPERFICIE

SANGUINETTI, GIORGIA

2007-03-09

http://thesis2.sba.units.it/store/handle/item/12267

http://hdl.handle.net/10077/11358

Doctoral Thesis

Contributor(s)

TOMMASINI, FERNANDO

Abstract

L'entità della reazione infiammatoria conseguente all'impianto di una lente intraoculare (IOL) dopo intervento di estrazione di cataratta, dipende dalle interazioni tra la superficie della IOL e gli elementi cellulari presenti in camera anteriore. La biocompatibilità del materiale di fabbricazione della lente intraoculare dipende dalle sue caratteristiche chimiche e fisiche di superficie. Sono infatti gli strati più esterni della IOL che vengono in contatto con i tessuti oculari. La relativa idrofilicità/idrofobicità della superficie delle lenti è stata considerata come un affidabile parametro capace di predire la biocompatibilità uveale e capsulare, considerando in generale come maggiormente biocompatibili le lenti idrofiliche rispetto a quelle idrofobiche. In realtà, considerando il grado di idrofilicità/idrofobicità non si trova una diretta correlazione con la biocompatibilità di ciascun materiale. Molteplici sono infatti i fattori che intervengono in questa complessa risposta. Scopo della tesi è stato quello di studiare la morfologia della superficie delle diverse tipologie di lenti intraoculari al fine di meglio comprendere la diversa risposta tissutale all'impianto. Lenti rigide in polimetilmetacrilato (PMMA), lenti pieghevoli in silicone e lenti in materiale acrilico idrofilico e idrofobico, sono state valutate. La morfologia di superficie delle lenti intraoculari confrontate è stata valutata dapprima mediante microscopia elettronica a scansione (SEM). E' stata poi condotta un'analisi metrologica superficiale dei campioni mediante il profilometro Talysurf CU 1000 (Taylor Hobson), in modalità di profilometro ottico a luce bianca. La superficie delle lenti è stata per ultimo valutata mediante microscopia a forza atomica (AFM) in modalità non a contatto. La tecnica SEM ha permesso una valutazione delle finiture di fabbricazione delle lenti, consentendo di verificare l'eventuale presenza di soluzioni di continuo sulla superficie, oppure la presenza di eventuali residui superficiali. Per ciascuna superficie misurata mediante profilometro sono stati valutati i seguenti parametri di rugosità della superficie: Sa, Sq, Sp, Sv, Sz, Ssk, Sdr ed Smmr (la denominazione dei parametri con lettera iniziale S è la corrispondenza di R, denominazione tipica dei parametri di rugosità, in due dimensioni). L'analisi topografica superficiale ha evidenziato differenti caratteristiche del profilo delle superfici delle diverse lenti analizzate. Dall'analisi metro logica superficiale e dalla successiva analisi dei dati di rugosità si sono potute determinare le principali caratteristiche delle superfici in esame. La rugosità' media è lievemente diversa nelle lenti valutate, ma si mantiene tuttavia dello stesso ordine di grandezza. Andando ad analizzare il parametro d'ampiezza Ssk, è risultato come tutti i campioni presentassero profili equamente distribuiti attorno alla linea media o, al limite, leggermente tendenti ad una tipologia "plateau più valli". Solo una delle lenti valutate ha presentato un trend opposto, mostrando un valore positivo di Ssk, evidenziando quindi un profilo superficiale caratterizzato da plateau più picchi. Il parametro ibrido Sdr fornisce importanti informazioni sullo sviluppo e sulla complessità della superficie degli impianti che hanno presentato in generale un piccolo sviluppo superficiale. Sdr è risultato minore per le lenti AcrySof SN60AT e SA60AT, e le lenti in PMMA PMS E48-200 e Alcon MC60BD rispetto alle altre lenti confrontate. Alcune lenti hanno mostrato una superficie omogenea, in altre era possibile identificare la giacitura della lavorazione. Mediante AFM è stato possibile valutare la presenza di striature caratteristiche delle lenti in l'MMA, confermare la presenza di peculiari irregolarità della superficie riscontrate mediante analisi con profilometro, ed una valutazione maggiormente dettagliata della superficie di alcune lenti selezionate. Anche se la tendenza è quella di raggruppare le lenti intraoculari in gruppi a seconda della generica categoria del materiale di cui sono composte, tale approccio non rende ragione di differenze clinicamente evidenti che fanno seguito all'impianto di lenti appartenenti allo stesso gruppo. Le caratteristiche microtopografiche della superficie possono giocare in realtà un ruolo determinante sia nelle interazioni tra proteine e superficie, sia in quelle tra cellule e superficie. I difetti superficiali eventualmente presenti, quando abbiano dimensioni (raggio di curvatura, profondità, ampiezza) comparabili con quelle delle proteine e delle cellule sono causa di interazioni diverse rispetto a quelle che si potrebbero avere su di una superficie regolare. È stato dimostrato come sia per lenti in PMMA che per lenti in materiale acrilico, una maggiore rugosità della superficie non solo determinerebbe una maggiore possibilità che le cellule rimangano maggiormente adese alla superficie, ma anche una aumentata probabilità che fattori di adesione cellulare si depositino sulla superficie stessa e che quindi medino una conseguente adesione, proliferazione e migrazione cellulare. Dall'analisi di superficie effettuata risulta evidente come lenti dello stesso materiale possano avere caratteristiche di topografia superficiale diverse. Sembra quindi ragionevole suggerire come indice di biocompatibilità anche la misura della rugosità della superficie dei biomateriali.