Singlet oxygen formation during accelerated and hyperaccelerated corneal cross-linking: in vitro study

BACKGROUND: To evaluate the singlet oxygen (1 O2) production of oxygen assisted %0.1 riboflavin and ultraviolet-A (UVA) crosslinking therapy (with and without oxygen assistance), in combination with standard, accelerated and hyper-accelerated procedures via an important quantitive marker of 1 O2 which is the photo-oxidation of 1,3 diphenylisobenzofuran (DPBF). METHODS: %0.1 riboflavin-containing wells were irradiated with UVA light (365-nm wavelength) with or without 2-4-6-8 L/min oxygen flow assistance. Measurements of decrease in absorbance of DPBF were made in 30 mW (hyper-accelerated), 9 mW (accelerated), and 3 mW UV-A (standard) applications, and with additional 2-4-6-8 L/min oxygen flow in 30 mW and 2 L/min oxygen flow in 9 mW. A total of 8 different UV-A irradiance with and without oxygen supplementation groups were formed. RESULTS: 2 L/min oxygen assisted accelerated UV-A irradiance group has shown a greater decrease in DPBF absorbance compared to Dresden protocol. (p = 0.014) Also, Dresden protocol has shown a greater decrease in DPBF compared to all groups except accelerated crosslinking with 2 L/min oxygen. (p < 0.001) Oxygen assisted hyper-accelerated crosslinking groups were showed greater reduction in DPBF absorbance compared to standard crosslinking without oxygen groups. (p < 0.001). CONCLUSION: Oxygen supplementation may increase the singlet oxygen generation to the similar levels of Dresden Protocol’s in accelerated group. Also, more singlet oxygen generation with oxygen supplementation compared to standard UV-A application might be considered to be promising in terms of shortening the crosslinking therap

Iontophoresis Assisted Rose Bengal And Green Light Corneal Crosslinking

Amaç: Enüklee tavşan gözlerinde rose bengal ve yeşil ışık çapraz bağlama tedavisinin iyontoforez aracılığı ile uygulanmasının korneal biyomekanik parametreler, boya diffüzyon oranları, derin dokulara ulaşan yeşil ışık seviyeleri yönünden etkilerinin değerlendirilmesi ve standart rose bengal çapraz bağlama tedavisi ile bu parametreler yönünden kıyaslanması. Gereç ve Yöntem: Çalışmada 45 adet enüklee taze dondurulmuş tavşan gözü kullanılmıştır. Korneal biyomekanik değişikliklerin değerlendirilmesi amacıyla kontrol, sadece %0,1’lik rose bengal damla uygulanan , %0,1’lik rose bengal ve 532 nm yeşil ışık uygulanan, iyontoforez destekli %0,1’lik rose bengal ve 532 nm yeşil ışık uygulanan tavşan gözlerinden 5x10 mm boyutlarında kornealar şeritler elde edilmiştir. Dokular tek eksenli ekstansiyometre ile biyomekanik açıdan değerlendirilmiştir. Korneal boya diffüzyonunun değerlendirilmesi için 0,1’lik rose bengal ve 532 nm yeşil ışık uygulanan ve iyontoforez destekli %0,1’lik rose bengal ve 532 nm yeşil ışık uygulanan globlardan işlem sonrası ÖS-OCT görüntüleri alınmış ve boya derinlik yüzdeleri (%boyanan kornea derinliği/total kornea kalınlığı) değerlendirilmiştir. Rose bengalin 532 nm yeşil ışığın ne kadarının korneada tutulduğunun tespiti amacıyla uygulama yapılmamış olan kontrol dokuları, 0,1’lik rose bengal uygulanan dokular ve iyontoforez destekli %0,1’lik rose bengal uygulanan kornealar eksize edilmiş, 250 miliwatt irridasyon gücüyle ışınlama sırasında korneayı aşan irridasyon miktarı 1,3 ve 7. dakikalarda lazer güç ölçer ile korneal dokuların altından ölçülmüştür. 74 Bulgular: Özellikle iyontoforez destekli rose bengal ve yeşil ışık uygulanan grupta ortalama elastik modülü ve kornea sertlik değerleri kontrol grubuna göre yaklaşık 4.2 kat, rose bengal çapraz bağlama grubuna göre yaklaşık 2 kat artmıştır. Rose bengal çapraz bağlama yapılan grupta da kontrol grubuna oranla ortalama elastik modülü ve kornea sertlik değerinin 2.2 kat artmış olduğu görülmüştür. Ön segment OCT ile korneal boyanma derinliğine bakıldığında 10 dakika boyunca damla uygulanması sonucunda rose bengal total korneal kalınlığın %26,63 ± 3,84 derinliğine ulaşmakta, iyontoforez uygulaması ile bu değer %42,22 ± 4,77’e yükselmektedir (<0,001). Lazer güç ölçer ile güvenlilik değerlendirmesine bakıldığında iyontoforez sonrası uygulanan 100j/cm2 yeşil ışığın ortalama %98’i korneada tutulmaktadır ve korneayı geçebilen ışın miktarı hem kontrol hem de 10 dakika boyunca damla uygulanan gözlere kıyasla istatistiksel anlamlı düşük bulunmuştur (p<0,008). Tartışma ve Sonuç: İyontoforez aracılığıyla rose bengal ve yeşil ışık çapraz bağlama tedavisi korneal direnci arttırmakta oldukça faydalı, hızlı uygulanabilen, korneal boya diffüzyon miktarını artırmada oldukça etkili ve derin dokulara ulaşan toksik etkinin minimalize edildiği bir yöntemdir. İyontofarezin rose bengal ve yeşil ışık tedavisinde ilk defa kullanılmakla birlikte, bu tedavi modalitesinin etkinliği ve güvenliliğini artıran bir yöntem olarak iyi bir alternatif gibi gözükmektedir. Bu nedenlerle, korneal ektatik hastalıkların tedavisine yönelik araştırmalarda ön plana çıkan rose bengal ve yeşil ışık korneal çapraz bağlama modaliteleri içinde önemli bir yer alacağını düşündürmektedir.Purpose: Evaluation of the effects of application of iontophoresis assisted rose bengal and green light crosslinking therapy on enucleated rabbit eyes in terms of corneal biomechanical parameters, dye diffusion rates, green light levels reaching deep tissues and comparison of these parameters with standard rose bengal crosslinking therapy. Method: In this study 45 enucleated freshly frozen rabbit eyes were used. In order to evaluate corneal biomechanical changes, 5x10 mm corneal strips were obtained from rabbit eyes which divided into 4 groups according to the treatment method. These groups were 0.1% rose bengal drops group, 0.1% rose bengal and 532 nm green light, iontophoresis assisted group, 0.1% rose bengal group and 532 nm green light group. Tissues were evaluated biomechanically with uniaxial extensometer. To assess corneal dye diffusion, post-procedure AS-OCT (anterior segment optic coherence tomography) images were obtained from the globes and the dye depth percentages (stained corneal depth / total corneal thickness) were evaluated. The treated corneas were excised and the amount of irradiation passing through the cornea during the irradiation with 250 milliwatts irradiation power was measured under the corneal tissues with laser power meter at 1, 3 and 7 minutes. Results: Especially in the iontophoresis assisted rose bengal and green light treated group, mean elastic modulus and corneal stiffness values were increased about 4.2 times compared to the control group and about 2 times higher than the rose bengal crosslinking group. In the rose bengal cross-linking group, mean elastic modulus and corneal stiffness values were increased by 2.2 times compared to the control group. When the corneal staining depth was examined with anterior 76 segment OCT, dye diffusion depth was 26.63 ± 3.84% of the total corneal thickness in the rose bengal drop group but this value was increased to 42.22 ± 4.77% in iontophoresis group (<0.001). When the safety evaluation with laser power meter was evaluated, an average of 98% of the 100j / cm2 green light applied after iontophoresis was kept in the cornea and the amount of beam that could pass through the cornea was found to be statistically lower compared to the both control and 10 minutes drops only groups (p <0.008). Discussion: Rose bengal and green light crosslinking therapy assited with iontophoresis is a very useful method for increasing corneal resistance, highly effective in increasing the amount of corneal dye diffusion and minimizes the toxic effect reaching deep tissues. Although iontophoresis has been used for the first time in the treatment of rose bengal and green light, this seems to be a good alternative as a method to increase the efficacy and safety of the treatment modality. For these reasons, iontophoresis assisted rose bengal and green light corneal collagen crosslinking theraphy may have an important role in the treatment of corneal ectatic diseases