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- URN zum Zitieren dieses Dokuments:
- urn:nbn:de:bvb:355-epub-770839
- DOI zum Zitieren dieses Dokuments:
- 10.5283/epub.77083
| Dokumentenart: | Hochschulschrift der Universität Regensburg (Dissertation) |
|---|---|
| Open Access Art: | Primärpublikation |
| Datum: | 18 Juli 2025 |
| Begutachter (Erstgutachter): | Prof. Dr. Sigrid Karrer |
| Tag der Prüfung: | 5 Mai 2025 |
| Institutionen: | Medizin > Lehrstuhl für Dermatologie und Venerologie |
| Stichwörter / Keywords: | Kontaktlinsenreinigung, plasmaaktivierte Lösungen, CAP, kaltes atmosphärisches Plasma |
| Dewey-Dezimal-Klassifikation: | 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 610 Medizin |
| Status: | Veröffentlicht |
| Begutachtet: | Ja, diese Version wurde begutachtet |
| An der Universität Regensburg entstanden: | Ja |
| Dokumenten-ID: | 77083 |
Zusammenfassung (Deutsch)
Das Auftreten von Kontaktlinsenkomplikationen, hervorgerufen durch eine mangelhafte Reinigung der Linsen mithilfe von sogenannten „All-in-One Kontaktlinsenreinigungslösungen“ stellt global gesehen ein medizinisch relevantes Problem dar. Daher liegt ein Hauptfokus klinischer Forschungsbemühungen in diesem Bereich auf der Identifikation und der Etablierung neuartiger sowie potenter Substanzen zur ...
Zusammenfassung (Deutsch)
Das Auftreten von Kontaktlinsenkomplikationen, hervorgerufen durch eine mangelhafte Reinigung der Linsen mithilfe von sogenannten „All-in-One Kontaktlinsenreinigungslösungen“ stellt global gesehen ein medizinisch relevantes Problem dar. Daher liegt ein Hauptfokus klinischer Forschungsbemühungen in diesem Bereich auf der Identifikation und der Etablierung neuartiger sowie potenter Substanzen zur Reinigung von Kontaktlinsen. Durch kaltes atmosphärisches Plasma (KAP) konnten in der Vergangenheit in diversen medizinischen Bereichen hervorragende antibakterielle Effekte erzielt werden, welche sich auch auf Lösungen übertragen ließen. Aufgrund dieses Sachverhalts sollte in dieser Dissertation geklärt werden, ob durch die KAP-Behandlung von Kontaktlinsenlösungen eine bessere Reinigungswirkung von Kontaktlinsen erzielt werden kann. Neben den Kontaktlinsenlösungen wurden drei zusätzlichen Lösungen in die Versuche mit einbezogen. Es handelt sich um Millipore Wasser (MP), physiologische Kochsalzlösung (NaCl) und eine phosphatgepufferte Lösung (PBS). Da vor allem die Konzentration der reaktiven Stickstoff- und Sauerstoffspezies (RONS) eine Schlüsselrolle bei der antibakteriellen Wirkung der Lösungen einnimmt, wurde zuerst die Konzentration der RONS in KM, NaCl, PBS und MP nach durchgeführter KAP-Behandlung (4 kHz; 1, 2, 5 min) bestimmt. Die Messung von den reaktiven Sauerstoffspezies, Wasserstoff, Nitrit und Nitrat erfolgte dazu direkt nach der KAP-Behandlung (Kurzzeitversuch) und im Verlauf von vier Wochen (Langzeitversuch). Auf diese Weise wurde die Stabilität der RONS in den Lösungen evaluiert. Des Weiteren wurde die antibakterielle Wirkung der plasmabehandelten Lösungen auf Escherichia coli getestet. Hierzu wurden die Biotrue All-in-One Lösung von Bausch + Lomb (BT), die Boston® Ein-Flaschen-Kombi-Lösung von Bausch + Lomb (BL) sowie die Eyemax24 Kontaktlinsenlösung von der MPG&E Handel und Service GmbH (EM) verwendet. Neben dem Einsatz unterschiedlicher Kontaktlinsenreinigungsmittel wurde die Einwirkzeit der Lösungen auf die Bakterien von einer Stunde auf bis zu 24 Stunden verlängert. Ein weiteres Augenmerk wurde auf die Reinigungswirkung der KAP-behandelten Lösungen gegenüber lipidbeschichteten Silikon-Hydrogel-Tageslinsen gelegt, bevor abschließend die Messung des pH-Wertes der KAP-behandelten Lösungen erfolgte. Letztendlich konnte direkt nach der KAP-Behandlung ein Anstieg der RONS-Konzentration in den Lösungen verzeichnet werden, welcher sich im Verlauf von vier Wochen als stabil erwies bzw. leicht absank. Bezüglich der antibakteriellen Wirkung gegenüber E. coli konnten bei den plasmabehandelten Kontaktlinsenlösungen keine fundamentalen Einflüsse verzeichnet werden, wohingegen bei MP und NaCl durch die KAP-Behandlung desinfizierende Eigenschaften mit einer Keimreduktion um 99,999% generiert wurden. Die Reinigungswirkung der Kontaktlinsenmittel auf lipidbeschichtete Silikon-Hydrogel-Tageslinsen konnte jedoch durch die Plasmabehandlung deutlich verbessert werden, während sich die Reinigungswirkung von MP nach erfolgter Plasmabehandlung verschlechterte. Bei der abschließenden Messung des pH-Wertes fiel auf, dass es bei MP und NaCl nach der KAP-Behandlung zu einem deutlichen Abfall des pH-Wertes kam, wohingegen in den gepufferten Lösungen KM und PBS kaum Schwankungen verzeichnet werden konnten.
Während die KAP-Behandlung von Kontaktlinsenlösungen zu keiner Verbesserung der antibakteriellen Wirkung gegenüber E. coli führte, zeigten die plasmabehandelte Medien MP und NaCl eine hervorragende antibakterielle Wirkung gegenüber E. coli. Perspektivisch könnte die bisherige Kontaktlinsenreinigung durch die Anwendung von plasmabehandelten Medien weiter optimiert werden, da diese keine potentiell allergenen Stoffe beinhalten und bisher keine Resistenzen von Bakterien nachgewiesen werden konnten. In zukünftig durchgeführten Versuchen gilt es noch zu klären, ob neben E. coli auch die Haupterreger für die kontaktlinsenassoziierte Keratitis, S. aureus und P. aeruginosa, genauso effizient eliminiert werden können. Des Weiteren haben unsere Versuche gezeigt, dass durch die KAP-behandelte Kontaktlinsenlösung die Lipid-ablagerungen auf den Linsen deutlich reduziert werden konnten, was eine Bakterienadhäsion verringert und somit auch das Risiko für den Kontaktlinsenträger an einer kontaktlinsenassoziierten Keratitis zu erkranken. Anhand dieser Überlegungen wird klar, dass weitere experimentelle wie auch translationale klinische Forschungsarbeit nötig ist, bevor abschließend geklärt werden kann, ob sich KAP als Bereicherung in der Kontaktlinsenreinigung erweist. Gerade das antibakterielle Potential von KAP-behandelten Lösungen könnte zukünftig okkuläre Infektionen bei Kontaktlinsenträgern reduzieren und damit eine neuartige Säule der Primärprophylaxe in der Medizin darstellen.
Übersetzung der Zusammenfassung (Englisch)
The occurrence of contact lens complications caused by inadequate cleaning using so-called “all-in-one contact lens cleaning solutions” represents a medically relevant issue from a global point of view. As such, a major focus of clinical research efforts in this area is the identification and establishment of novel and potent substances for cleaning contact lenses. In the past cold atmospheric ...
Übersetzung der Zusammenfassung (Englisch)
The occurrence of contact lens complications caused by inadequate cleaning using so-called “all-in-one contact lens cleaning solutions” represents a medically relevant issue from a global point of view. As such, a major focus of clinical research efforts in this area is the identification and establishment of novel and potent substances for cleaning contact lenses. In the past cold atmospheric plasma (CAP) has demonstrated excellent antibacterial effects in various medical fields. These effects have also been successfully transferred to liquid solutions. Based on this background, this dissertation aimed to investigate whether the treatment of contact lens solutions with CAP can enhance the cleaning efficacy of contact lens cleaning solutions.
In addition to contact lens solutions, three other types of liquids were included in the study: Millipore water (MP), physiological saline solution (NaCl), and a phosphate-buffered solution (PBS). Since the concentration of reactive oxygen and nitrogen species (RONS) plays a crucial role in the antibacterial effect of these solutions, the concentration of RONS in KM, NaCl, PBS, and MP was first measured after CAP treatment (4 kHz; 1, 2, 5 minutes). Measurements of reactive oxygen species, hydrogen peroxide, nitrite, and nitrate were carried out subsequently after CAP treatment (short-term study) and over a period of four weeks (long-term study). Hereby the stability of RONS in the mentioned solutions was quantified.
Furthermore, the antibacterial effect of the plasma-treated solutions on Escherichia coli was tested. The Biotrue all-in-one solution from Bausch + Lomb (BT), the Boston® one-bottle combination solution from Bausch + Lomb (BL), and the Eyemax24 contact lens solution from MPG&E Handel und Service GmbH (EM) were used. Besides using different contact lens cleaning products, the exposure time of the solutions on the bacteria ranged from one hour up to 24 hours. Additionally, the present thesis put focus on the cleaning effect of CAP-treated solutions on lipid-coated silicone hydrogel daily lenses. Finally, the pH value of the CAP-treated solutions was analyzed.
An immediate increase in RONS concentrations was observed in the solutions after CAP treatment, which remained stable or only slightly decreased over time (timecourse up to four weeks). Evaluating the antibacterial efficacy against E. coli, no significant effects were observed with the plasma-treated contact lens solutions. However, CAP treatment of MP and NaCl generated disinfectant properties, reducing the bacterial load by 99.999%. The cleaning effect of contact lens solutions on lipid-coated silicone hydrogel daily lenses was significantly improved by plasma treatment, whereas the cleaning effect of MP decreased after treatment. Final pH measurements showed a significant decrease in MP and NaCl after CAP treatment, whereas buffered solutions KM and PBS showed little to no fluctuation.
While CAP treatment of contact lens solutions did not improve antibacterial activity against E. coli, plasma-treated MP and NaCl showed excellent antibacterial effects. Perspectively, current contact lens cleaning methods could be improved by using plasma-treated media, based by the fact that these do not contain potentially allergenic substances and development of bacterial resistance can be mostly neglected. Future studies should also focus on main pathogens causing contact lens-associated keratitis evaluating the potential anti-bacterial effect on known pathogens like E. coli, S. aureus and P. aeruginosa.
Furthermore, the presented experiments highlighted that CAP-treated contact lens solutions significantly reduced lipid deposits on contact lenses. This effect goes hand in hand which decreasing bacterial adhesion and risk reduction of contact lens-associated keratitis. These considerations just highlight that further experimental and translational clinical research is required before it can be conclusively determined whether CAP represents a valuable advancement in contact lens cleaning. In particular, the antibacterial potential of CAP-treated solutions could play a relevant role in reducing ocular infections of contact lens wearers and thus represent a novel pillar of primary prevention in medicine.
Metadaten zuletzt geändert: 18 Jul 2025 07:37
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