Photoinduced Change in Refractive Index of Functional Polymers for Ophthalmic Applications

Die Katarakt oder der „Graue Star“ ist eine Erkrankung des Auges, in deren Verlauf sich die ursprünglich klare Augenlinse trübt. Katarakt ist weltweit die häufigste Ursache für Blindheit. Schätzungen gehen davon aus, dass mehr als 50 Millionen Menschen auf Grund einer Katarakt erblindet sind. Obwohl die genauen Ursachen der Entstehung einer Katarakt nach wie vor Gegenstand intensiver Forschung sind, so gilt doch als gesichert, dass es sich meist um einen alterungsbedingten Effekt handelt. Es gibt weder eine wissenschaftlich abgesicherte Prävention der Katarakt noch eine medikamentöse Therapie, die den Krankheitsverlauf stoppen oder gar die Trübung zurückbilden könnte. Die einzige Möglichkeit die Katarakt zu behandeln, ist die chirurgische Entfernung der getrübten Linse gefolgt vom Einsetzen einer Kunststofflinse, einer sogenannten Intraocularlinse (IOL), in das Auge. Die Kataraktoperation ist heute eine der sichersten, effektivsten und am häufigsten durchgeführten Operationen überhaupt. Jedoch kann es zu gewissen spezifischen postoperativen Komplikationen und Problemen kommen. Das Ziel dieser Arbeit ist es, eine Lösung für ein Hauptproblem der Behandlung mit IOLs zu bieten. Eine typische postoperative Komplikation der Kataraktchirurgie ist, dass die Brechkraft der implantierten IOL oftmals nicht den Wert hat, der für eine optimale Sehschärfe erforderlich wäre. Der Patient ist dann nach der Kataraktoperation auf das Tragen von Sehhilfen angewiesen. Der Hauptgrund für diese Abweichung ist, dass das Auge ein aus mehreren brechenden Grenzflächen bestehendes komplexes optisches System darstellt. Die Auswertung klinischer Studien hat ergeben, dass etwa 80% der Kataraktpatienten nach der Operation eine Abweichung im Bereich von einer Dioptrie um das angestrebte Refraktionsziel haben. Bei weiteren 10% der Patienten ist die Abweichung mit zwei oder mehr Dioptrien sogar noch größer. Die meisten der mit IOLs behandelten Patienten benötigen also nach der Operation eine Sehhilfe oder die IOL muss in einer weiteren Operation explantiert und durch eine andere ersetzt werden. Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine Lösung für das beschriebene Problem, der bei vielen Patienten unzureichenden Sehleistung nach der Implantation einer IOL, entwickelt. Die Brennweite der IOL wird postoperativ und nicht-invasiv gezielt verändert, indem der Brechungsindex des Linsenmaterials mittels eines photochemischen Prozesses modifiziert wird. Im Rahmen dieser Arbeit wurden Polymere, die für die Herstellung einer IOL geeignet sind, synthetisiert und charakterisiert. Diese Polymere tragen photoaktive Linkergruppen entlang ihres Rückgrats. Die photoinduzierte Verknüpfung der photoaktiven Linkermoleküle führt zu einer Erniedrigung des Brechungsindex der IOL. Die maximal mögliche Brechungsindexänderung der im Rahmen dieser Arbeit synthetisierten Polymere beträgt gut 0,03, was eine Brechkraftänderung von etwas mehr als 2,5 Dioptrien bei einer Standard-IOL ermöglicht. Mittels einer solchen postoperativen Behandlung benötigten also fast alle Kataraktpatienten nach der Operation und anschließender Feineinstellung der IOL keine Sehhilfe mehr. Verglichen mit anderen Ansätzen, die Brechkraft einer IOL postoperativ zu verändern, bietet die hier vorgestellte Lösung den weiteren Vorteil, dass die Änderung der Brechkraft praktisch ohne zeitliche Verzögerung eintritt. Dies ermöglicht eine direkte Messung und Kontrolle der erreichten Sehschärfe. Die photoinduzierte Änderung der Brechkraft kann mehrmals durchgeführt werden und es ist auch eine Änderung zurück in Richtung des Ausgangswerts möglich, wenn eine entsprechend andere Wellenlänge verwendet wird.