Die kontinuierliche Optimierung von experimentellen Modellen – Darstellung an einem Beispiel aus der Glaukomforschung

Zusammenfassung

Hintergrund Es besteht ein stetiger Bedarf an Modellen, die die Prüfung neuer chirurgischer und therapeutischer Ansätze in der Glaukomtherapie ermöglichen. Um diesem Bedarf gerecht zu werden und Alternativen zu In-vivo-Tiermodellen auszubauen, haben wir ein etabliertes In-vitro-Perfusionsmodell für Schweineaugen modifiziert.

Methoden Wir haben 2 Schwächen eines etablierten In-vitro-Perfusionsmodells für Vordersegmente von Schweineaugen identifiziert: den spontanen Flüssigkeitsaustritt während der Perfusion und die ungewollte Desintegration einzelner Komponenten aufgrund eines fragilen Versuchsaufbaus. Um diese Schwachstellen zu beheben, haben wir die Perfusionsschalen überarbeitet und neue Komponenten in den Modellaufbau integriert. Um ein Austreten von Flüssigkeit bei hohen Perfusionsraten zu verhindern, fixierten wir die Vordersegmente mit einem Kompressionsring, Stahlschrauben und Muttern fester auf den Perfusionsschalen. Individuell gefertigte Haltevorrichtungen dienten der Befestigung der Perfusionsschale und des Drucksensors als eine Einheit. Die Haltevorrichtungen wurden aus Polylactid (PLA) hergestellt und mit einem 3-D-Drucker gedruckt.

Ergebnisse Durch den Einsatz von Stahlschrauben und Muttern konnten die Vordersegmente fester eingespannt werden und ein Austritt von Medium verhindert werden. Unsere maßgeschneiderten Halterungen stabilisierten die Konstruktion und erleichterten die Handhabung des Aufbaus während der Experimente, wodurch die Vergleichbarkeit zwischen den getesteten Schweineaugen verbessert wurde. Zusätzlich verhinderten sie ein unbeabsichtigtes Lösen der Drucksensoren, was zu stabilen Druckkurven führte. Unsere Halterungen aus PLA haben Inkubationstemperaturen von bis zu 37 °C und die Desinfektion mit enzymatischen Reinigungsmitteln und 70%igem Ethanol gut überstanden, ohne nach bis zu 4 Monaten regelmäßiger Verwendung Anzeichen von Verformung oder Zersetzung zu zeigen.

Schlussfolgerung Die Modifikationen an einem etablierten Perfusionsmodell haben dessen Effizienz und die Reproduzierbarkeit der Experimente verbessert. Unser Modell ist ein Beispiel dafür, dass viele Modelle durch kritisches Hinterfragen optimiert werden können, was langfristig Ressourcen spart und bessere Ergebnisse liefert.

Abstract

Background There is a great demand for suitable models to test novel surgical and therapeutic approaches in glaucoma therapy. To address this need and to provide further alternatives to in vivo animal models, we aimed at modifying an established in vitro porcine eye perfusion model.

Methods Two weaknesses of the previously established porcine anterior segment model include media leakage during perfusion and setup disintegration due to mechanical instability. To overcome these, we slightly modified the previously used custom-made perfusion dishes and incorporated new components into the model setup. To prevent fluid leakage, we secured the anterior segments more firmly to the perfusion trays using a compression ring, steel screws, and nuts. Customised mounts were used to stabilise the perfusion dish and pressure transducer as a single unit. The mounts were made of polylactide (PLA) and printed using a 3D printer.

Results The use of steel screws and nuts allowed tighter clamping of the anterior segments and prevented medium leakage. Our PLA custom mounts stabilised the entire assembly and facilitated handling during experiments and improved comparability between tested eyes. They also prevented accidental detachment of the pressure transducers, which resulted in more stable pressure curves. Our PLA mounts tolerated incubation temperatures of up to 37 °C and disinfection with enzymatic detergents and 70% ethanol without showing signs of deformation or degradation after four months of regular usage.

Conclusion Modifications introduced to an established in vitro perfusion model improved its efficacy and reproducibility. Our adjusted model is an example of how many models can be optimised through critical analysis, thereby saving resources and providing reliable results in the long run.

Fazitbox

Bereits bekannt:

• Es existieren zahlreiche In-vitro- und In-vivo-Modelle zur Erforschung des Glaukoms. Die ständige Innovation in der Glaukomtherapie erfordert geeignete Modelle, um die neuen Methoden zu untersuchen.

Neu beschrieben:

• Wir haben ein etabliertes Modell zur Perfusion von Vordersegmenten von Schweineaugen modifiziert und in seiner Effizienz gesteigert.

Schlüsselwörter

Glaukom - Perfusionsmodell - Vordersegment - Schweineaugen

Key words

glaucoma - perfusion model - anterior segment - procine eyes

Publication History

Received: 31 January 2023

Accepted: 22 March 2023

Article published online:
23 November 2023

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