Design and synthesis of proteoglycan analogues for tissue repair and regeneration

This thesis is concerned with the design and synthesis of a novel, injectable proteoglycan analogue for tissue repair. This is of particular relevance to the restoration of disc height to a degraded nucleus pulposus of the intervertebral disc. The focus is on the use of sulfonate monomers as proteoglycan analogues, in particular sodium 2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid and the potassium salt of 3-sulfopropyl acrylate. For most biomedical applications, synthetic hydrogels need to show dimensional stability to changes in pH, osmolarity, and temperature. This is readily achieved by neutral structures however ionic sulfonate containing hydrogels are responsive to environmental change which renders them difficult to manage in most tissue replacement applications. In this case osmotic responsiveness rather than stability is desirable. Therefore sulfonate based materials possess advantageous properties. This is a result of the sulfonate becoming an ideal surrogate for the sulfate group present within the structure of natural proteoglycans. This thesis reports polymerisation studies based on the production of a redox initiated copolymer system capable of polymerising in situ within a timescale of circa. 5-7 minutes. The rheological properties, osmotic drive, and residual monomer content of successful compositions is analysed. Properties are adapted to mimic those of the target natural tissue. The adaptation of the material for use as an injectable intra-ocular lens, with hyaluronic acid as an interpenetrate is reported. The synthesis of a radiopaque macromer to allow visibility of the repair system once in situ is investigated and discussed. The results presented in this thesis describe a suitable proteoglycan tissue analogue which is injectable, biomimetic, osmotically responsive and mechanically stable in its desired application.

Clinical evaluation of the Grand Seiko Auto Ref/Keratometer WAM-5500

Purpose: A clinical evaluation of the Grand Seiko Auto Ref/Keratometer WAM-5500 (Japan) was performed to evaluate validity and repeatability compared with non-cycloplegic subjective refraction and Javal–Schiotz keratometry. An investigation into the dynamic recording capabilities of the instrument was also conducted. Methods: Refractive error measurements were obtained from 150 eyes of 75 subjects (aged 25.12 ± 9.03 years), subjectively by a masked optometrist, and objectively with the WAM-5500 at a second session. Keratometry measurements from the WAM-5500 were compared to Javal–Schiotz readings. Intratest variability was examined on all subjects, whilst intertest variability was assessed on a subgroup of 44 eyes 7–14 days after the initial objective measures. The accuracy of the dynamic recording mode of the instrument and its tolerance to longitudinal movement was evaluated using a model eye. An additional evaluation of the dynamic mode was performed using a human eye in relaxed and accommodated states. Results: Refractive error determined by the WAM-5500 was found to be very similar (p = 0.77) to subjective refraction (difference, -0.01 ± 0.38 D). The instrument was accurate and reliable over a wide range of refractive errors (-6.38 to +4.88 D). WAM-5500 keratometry values were steeper by approximately 0.05 mm in both the vertical and horizontal meridians. High intertest repeatability was demonstrated for all parameters measured: for sphere, cylinder power and MSE, over 90% of retest values fell within ±0.50 D of initial testing. In dynamic (high-speed) mode, the root-mean-square of the fluctuations was 0.005 ± 0.0005 D and a high level of recording accuracy was maintained when the measurement ring was significantly blurred by longitudinal movement of the instrument head. Conclusion: The WAM-5500 Auto Ref/Keratometer represents a reliable and valid objective refraction tool for general optometric practice, with important additional features allowing pupil size determination and easy conversion into high-speed mode, increasing its usefulness post-surgically following accommodating intra-ocular lens implantation, and as a research tool in the study of accommodation.

Regional differences in oxygen saturation in retinal arterioles and venules

BACKGROUND: Retinal vessel oxygenation saturation measurements have been the focus of much attention in recent years as a potential diagnostic parameter in a number of ocular and systemic pathologies. This interest has been heightened by the ability to measure oxygen saturation in vivo using a photographic technique. METHODS: Retinal vessel oxygenation in venules and arterioles of 279 retinal vessels of 12 healthy Caucasian participants (mean age: 30 SD (+/- 6) years) were measured consecutively three times to evaluate short-term variation in oxygen saturation and regional variability of retinal vessel oxygen saturation using dual-wavelength technology (Oxymetry Modul, Imedos, Germany). All subjects underwent standard optometric assessment including non-contact intra-ocular pressure assessment as well as having their systemic blood pressure measured. RESULTS: Vessels were grouped as either near-macula or peripheral, depending on their location. Peripheral arterioles and venules exhibited significantly lower oxygen saturation compared to their near-macula counterparts (arterioles: 94.7% (SD 3.9) vs. 99.7% (SD 3.2); venules: 65.1% (SD 7.2) vs. 90.3% (SD 6.7)). Both arterioles and venules, main branches, and those feeding and draining the retina near the macula and periphery showed low short-term variability of oxygen saturation (arterioles: COV 1.2-1.8%; venules: COV 2.9-4.9%). CONCLUSIONS: Retinal arterioles and venules exhibit low short-term variation of oxygen saturation in healthy subjects. Regional differences in oxygen saturation could be a potential useful marker for risk stratification and diagnostic purposes of area-specific retinal pathology such as age-related macula degeneration and diabetic maculopathy.

Reliability of retinal vessel calibre measurements using a retinal oximeter

Background: Summarised retinal vessel diameters are linked to systemic vascular pathology. Monochromatic images provide best contrast to measure vessel calibres. However, when obtaining images with a dual wavelength oximeter the red-free image can be extracted as the green channel information only which in turn will reduce the number of photographs taken at a given time. This will reduce patient exposure to the camera flash and could provide sufficient quality images to reliably measure vessel calibres. Methods: We obtained retinal images of one eye of 45 healthy participants. Central retinal arteriolar and central retinal venular equivalents (CRAE and CRVE, respectively) were measured using semi-automated software from two monochromatic images: one taken with a red-free filter and one extracted from the green channel of a dual wavelength oximetry image. Results: Participants were aged between 21 and 62 years, all were normotensive (SBP: 115 (12) mmHg; DBP: 72 (10) mmHg) and had normal intra-ocular pressures (12 (3) mmHg). Bland-Altman analysis revealed good agreement of CRAE and CRVE as obtained from both images (mean bias CRAE = 0.88; CRVE = 2.82). Conclusions: Summarised retinal vessel calibre measurements obtained from oximetry images are in good agreement to those obtained using red-free photographs.

The influence of simulated cataract on retinal vessel oximetry measurements

PURPOSE: To assess the impact of human crystalline lens opacification and yellowing, similar to that observed in patients with cataracts, on retinal vessel blood oxygen saturation measurements using custom manufactured soft contact lenses. METHODS: Ten healthy, non-smoking individuals were enrolled for this study. All subjects underwent digital blood pressure measurements, assessment of non-contact intra-ocular pressure, pupil dilation and retinal vessel oximetry using dual-wavelength photography (Oximetry Module, Imedos Systems). To simulate lens changes, three different contact lenses were inserted, one to simulate opacities followed by two more lenses to simulate different levels of lens yellowing (Cantor & Nissel). RESULTS: The measurements obtained showed an opposite change in arterial and venous oxygen saturation and optical density ratio across conditions, resulting in a statistically significant difference in arterial minus venous oxygen saturation value (p = 0.003). However, this difference was only significant for the 'opacity' condition but not for the 'yellowing' conditions. CONCLUSION: Lenticular changes such as cataracts can impact on spectrophotometric analysis in particular dual-wavelength retinal vessel oximetry. Hence, lenticular assessment and cataract grading should be considered when assessing elderly individuals and patient groups developing cataract earlier in life such as those suffering from diabetes mellitus.

Cirurgia de catarata secundária em criança

Introdução: A catarata em idade pediátrica constitui um desafio cirúrgico. Este desafio assume maior dimensão quando a catarata pediátrica é secundária ao tratamento com radioterapia por tumor ocular. A complexidade da técnica, a maior fragilidade ou fibrose de estruturas oculares e o maior risco de complicações intra e pós operatórias são obstáculos que o cirurgião deve equacionar. Os autores apresentam um caso clinico de uma cirurgia de catarata unilateral, secundária a radiação por feixe de protões externo para tratamento de melanoma da íris, em criança com 11 anos de idade. Métodos: Criança de 8 anos, com lesão pigmentada infero-temporal no olho esquerdo. Estabeleceu-se o diagnóstico de melanoma da íris, tendo realizado radioterapia com feixe acelerado de protões com excisão e recolocação de células limbares. Após 18 meses de radioterapia, constatou-se desenvolvimento de catarata subcapsular posterior com evolução para catarata branca. Aos 11 anos, foi submetida, sob anestesia geral, a facoemulsificação microincisional. Realizaram-se 2 paracenteses de 1 mm e, através destas, efectuou-se a capsulorexis anterior, após coloração com azul tripano. Procedeu-se à realização da incisão principal (2,2mm), à faco-aspiração do cristalino opacificado e à irrigação/aspiração bimanual do córtex. Implantou-se a lente intra-ocular monobloco monofocal (SN 60WF) no saco capsular e efectuou-se capsulorexis posterior primária. Com o objectivo de excluir a presença de vítreo na câmara anterior e simultaneamente obter um efeito anti-inflamatório, injectou-se intra-camerularmente triamcinolona sem conservantes. Resultados: Não se observaram complicações intra ou pós-operatórias, imediatas ou tardias, de relevo. Com 1 ano de evolução, a acuidade visual do olho esquerdo é de 10/10. Após 4 anos de radioterapia não se observa recorrência do tumor, doença metastática nem complicações da radioterapia. Conclusões: A micro-incisão, a capsulorexis posterior primária e a aplicação de triamcinolona intracamerular asseguram maior segurança no procedimento, mais rápida recuperação visual com transparência duradoura do eixo visual e menor inflamação no pós-operatório.

Pesquisa de anticorpos anti Toxoplasma gondii em fluidos intra-oculares (humor vítreo e humor aquoso) de pacientes com toxoplasmose ocular, na cidade de Belém, PA

Foi realizada pesquisa de anticorpos IgG, IgM e IgA anti-Toxoplasma gondii no soro e fluidos intra-oculares (humor aquoso e vítreo) de pacientes com toxoplasmose ocular. A partir dos resultados obtidos verificou-se que anticorpos IgG e IgA intraocular anti-Toxoplasma gondii podem vir a ser importantes marcadores no diagnóstico de toxoplasmose ocular.

Fármacos com implicação na visão

Na terapêutica ocular há que considerar: 1. O tratamento propriamente dito das afecções oculares; 2. Os efeitos sistémicos dos medicamentos usados na terapêutica ocular; 3. Os efeitos dos medicamentos usados em terapêutica sistémica sobre as estruturas oculares. Medicamentos mais associados à toxicidade ocular: bifosfonatos, topiramato, vigabatrina, isotretinoína e outros retinóides, amiodarona, cloroquina e hidroxicloroquina, tamoxifeno, quetiapina, inibidores selectivos da COX-2, sildenafil.

Influência da experiência profissional e da função visual do operador no processamento semiautomático da cintigrafia de perfusão do miocárdio: variabilidade intra e interoperador na determinação dos parâmetros quantitativos

Introdução – A cintigrafia de perfusão do miocárdio (CPM) desempenha um importante papel no diagnóstico, avaliação e seguimento de pacientes com doença arterial coronária, sendo o seu processamento realizado maioritariamente de forma semiautomática. Uma vez que o desempenho dos técnicos de medicina nuclear (TMN) pode ser afetado por fatores individuais e ambientais, diferentes profissionais que processem os mesmos dados poderão obter diferentes estimativas dos parâmetros quantitativos (PQ). Objetivo – Avaliar a influência da experiência profissional e da função visual no processamento semiautomático da CPM. Analisar a variabilidade intra e interoperador na determinação dos PQ funcionais e de perfusão. Metodologia – Selecionou-se uma amostra de 20 TMN divididos em dois grupos, de acordo com a sua experiência no software Quantitative Gated SPECTTM: Grupo A (GA) – TMN ≥600h de experiência e Grupo B (GB) – TMN sem experiência. Submeteram-se os TMN a uma avaliação ortóptica e ao processamento de 21 CPM, cinco vezes, não consecutivas. Considerou-se uma visão alterada quando pelo menos um parâmetro da função visual se encontrava anormal. Para avaliar a repetibilidade e a reprodutibilidade recorreu-se à determinação dos coeficientes de variação, %. Na comparação dos PQ entre operadores, e para a análise do desempenho entre o GA e GB, aplicou-se o Teste de Friedman e de Wilcoxon, respetivamente, considerando o processamento das mesmas CPM. Para a comparação de TMN com visão normal e alterada na determinação dos PQ utilizou-se o Teste Mann-Whitney e para avaliar a influência da visão para cada PQ recorreu-se ao coeficiente de associação ETA. Diferenças estatisticamente significativas foram assumidas ao nível de significância de 5%. Resultados e Discussão – Verificou-se uma reduzida variabilidade intra (<6,59%) e inter (<5,07%) operador. O GB demonstrou ser o mais discrepante na determinação dos PQ, sendo a parede septal (PS) o único PQ que apresentou diferenças estatisticamente significativas (zw=-2,051, p=0,040), em detrimento do GA. No que se refere à influência da função visual foram detetadas diferenças estatisticamente significativas apenas na fração de ejeção do ventrículo esquerdo (FEVE) (U=11,5, p=0,012) entre TMN com visão normal e alterada, contribuindo a visão em 33,99% para a sua variação. Denotaram-se mais diferenças nos PQ obtidos em TMN que apresentam uma maior incidência de sintomatologia ocular e uma visão binocular diminuída. A FEVE demonstrou ser o parâmetro mais consistente entre operadores (1,86%). Conclusão – A CPM apresenta-se como uma técnica repetível e reprodutível, independente do operador. Verificou-se influência da experiência profissional e da função visual no processamento semiautomático da CPM, nos PQ PS e FEVE, respetivamente.

Estenose Intra-Stent na Artéria Femoral Superficial: Soluções Actuais Para um Problema Crescente

Os últimos anos de tratamento da doença arterial obstrutiva periférica na artéria femoral superficial observaram uma mudança de paradigma, da cirurgia clássica para a endovascular, o que se traduziu na utilização progressiva de stents metálicos para a manutenção da permeabilidade a longo prazo. Apesar dos avanços tecnológicos, a restenose intra-stent é uma das principais limitações do tratamento endovascular, com um tratamento complexo e não consensual, traduzindo a escassez de resultados obtidos ou a sua manutenção no tempo. Os autores procuraram recolher os dados mais recentes sobre este tipo de patologia e as principais opções disponíveis para o seu tratamento.

Análise Retrospectiva e Caracterização Epidemiológica de 151 Casos de Inflamação Ocular

Objectivo: Analisar e caracterizar uma amostra de doentes de uma consulta de inflamação ocular. Material e Métodos: Análise retrospectiva de 503 consultas realizadas por um clínico entre 1 de Agosto de 2012 e 31 de Agosto de 2013 no Centro Hospitalar de Lisboa Central com recurso aos respectivos processos clínicos. Na análise da casuística da consulta foram incluídos 151 doentes. Desses, 24 padeciam de doenças auto-imunes em seguimento para monitorização de toxicidade a fármacos mas sem registo de qualquer episódio de uveíte, pelo que foram excluídos da avaliação estatística referente às uveítes. Dos 127 doentes com uveíte foram incluídos 197 olhos. Resultados: A média de idades foi de 53,8±16,5 anos, sendo 60% do sexo feminino e 40% masculino. A inflamação foi bilateral em 70 e unilateral em 57 doentes. O tipo de uveíte mais frequente foi a anterior (51,2%), seguida da panuveíte (21,3%), posterior (19,7%), intermédia (3,9%), episclerite (3,2%) e esclerite (0,8%). As etiologias foram agrupadas em: doenças sistémicas (34%), doenças infecciosas (30%), idiopáticas (27%) e patologias oculares específicas (9%). A acuidade visual média nos olhos com uveíte anterior foi 0.8, panuveíte 0.2, uveíte posterior 0.2, uveíte intermédia 0.7, episclerite e esclerite 1.0. Dos 197 olhos com uveíte, 27 (13,7%) foram submetidos a cirurgia de catarata e 5 (2,5%) a cirurgia de glaucoma. Conclusões: Apesar de se tratar de uma amostra relativamente pequena, reveste-se de importância dado ser fundamental conhecer a realidade em cada centro de referência de forma a optimizar os recursos disponíveis e a melhorar a abordagem clínica.

Revascularização da descendente anterior proximal com stents revestidos por fármacos

OBJETIVO: Avaliar o prognóstico clínico dos doentes coronários submetidos a revascularização percutânea com implantação de stents revestidos com fármacos na descendente anterior proximal. MÉTODOS: Cento e setenta doentes consecutivos, com idade média de 65 anos, 49 (29%) mulheres, receberam implante de pelo menos um stent revestido com fármaco, no nosso centro. O número total de stents revestidos com fármaco implantados foi 189, dos quais 115 (61%) de sirolimus (CYPHER®) e 74 (39%) de paclitaxel (TAXUS®). Em 100 (60%) dos casos, estava presente doença coronário multivaso. Em 61 (36%) dos doentes tratou-se outro segmento coronário para além da descendente anterior proximal. Efetuou-se um seguimento clínico durante um tempo médio de 11 ± 5 meses e controle angiográfico entre os seis e os nove meses. Obteve-se um endpoint final composto por morte, infarto agudo do miocárdio e pela necessidade de reintervenção sobre a descendente anterior. Analisou-se secundariamente a ocorrência de reestenose, a necessidade de reintervenção sobre o segmento proximal da descendente anterior e a trombose de stent. RESULTADOS: O procedimento teve êxito angiográfico imediato em todos os doentes. Registraram-se duas mortes, dois infartos agudos do miocárdio, e duas reintervenções coronárias percutâneas por trombose de stent no período intra-hospitalar. Aos seis meses de seguimento, observou-se mais uma morte cardíaca e identificaram-se três infartos do miocárdio; houve necessidade de três novos procedimentos de revascularização. Até ao final do seguimento, verificaram-se mais três mortes, três infartos do miocárdio e oito revascularizações da descendente anterior, duas delas por cirurgia. A sobrevivência livre de eventos cardíacos adversos maior foi de 91%. A mortalidade cardíaca foi de 3%. A reestenose binária no segmento proximal da descendente anterior foi de 4,1%. A sobrevivência livre de revascularização do vaso alvo foi de 94%. Não se observaram casos de trombose tardia de stent. CONCLUSÃO: A revascularização percutânea da descendente anterior proximal com a implantação de stents revestidos com fármacos constitui uma estratégia terapêutica segura e muito eficaz em curto e longo prazos.

Diagnostic et traitement des tumeurs intra-oculaires chez l'enfant [Diagnosis and treatment of intraocular tumors in the child]

PURPOSE: To remind of the absolute necessity for early diagnosis in the presence of ocular signs in children giving rise to possible intraocular tumours. METHOD: Based on our own experience of intraocular tumours in children, together with findings from the literature, diagnostic criteria and methods of treatment are presented. RESULTS: Retinoblastoma is the predominant cause of intraocular tumours in children, representing over 80% of cases under the age of 15 years. Other diseases may give rise to the same initial signs, usually leukocoria, sometimes strabismus, more rarely other atypical signs. Elements taken into account for diagnosis include age, sex, laterality, heredity, size of the globe, clinical aspect of the tumours, presence of calcifications and vitreous seeding. Full fundus examination under general anaesthetic is usually necessary. Biological examination, ultrasonography, computerized tomography and MRI enable an accurate diagnosis to be made in the majority of doubtful cases. The management of retinoblastoma is adapted for each individual case from the wide range of treatments available. Enucleation, radioactive applicators (...), brachytherapy (...), cryo- and photocoagulation represent classical measures. Primary chemotherapy, combined with other treatments such as thermotherapy, has become the treatment of choice in those cases where external beam radiotherapy has been used up to now, or in some instances before enucleation. Enucleation is usually carried out for medullo-epitheliomas, but brachytherapy may offer an alternative. CONCLUSION: Any unexplained ocular sign in children should be considered as a possible retinoblastoma, making an accurate and certain diagnosis imperative. Early treatment may save not only the life but also the vision of patients carrying this highly malignant lesion.

Vectorisation intra-oculaire [Drug delivery to target the posterior segment of the eye].

Retinal diseases are nowadays the most common causes of vision threatening in developed countries. Therapeutic advances in this field are hindered by the difficulty to deliver drugs to the posterior segment of the eye. Due to anatomical barriers, the ocular biodisponibility of systemically administered drugs remains poor, and topical instillation is not adequate to achieve therapeutic concentrations of drugs in the back of the eye. Ocular drug delivery has thus become one of the main challenges of modern ophthalmology. A multidisciplinary research is being conducted worldwide including pharmacology, biomaterials, ophthalmology, pharmaceutics, and biology. New promising fields have been developed such as implantable or injectable slow release intravitreal devices and degradable polymers, dispersed polymeric systems for intraocular drug delivery, and transscleral delivery devices such as iontophoresis, osmotic pumps or intra-scleraly implantable materials. The first clinical applications emerging from this research are now taking place, opening new avenues for the treatment of retinal diseases.

Mensurações do bulbo ocular e cálculo do poder dióptrico de lentes intraoculares em coelhos (Oryctolagus cuniculus), LINNAEUS, 1758)

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)