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Vor ca. 20 Jahren hielt das synthetische Katecholamin Dopexamindihydrochlorid (Dopexamin) als Therapeutikum für das Kreislaufversagen unterschiedlicher Genese auf zahlreichen Intensivstationen Einzug. Man erhoffte sich im Vergleich zu anderen Katecholaminen zusätzlich eine besonders günstige Auswirkung auf die Protektion der physiologischen Funktion des Magen-Darm-Traktes und der Nieren während der Schockphase. In dieser Arbeit wurde die Wirkung von Dopexamin an Koronargefässen untersucht. Es wurde mit der Methode der in-vitro-Myographie die isometrische Spannungsänderung der ringförmigen vitalen Präparate der glatten Gefäßmuskulatur des RIVA vom Schweinerherzen sowohl mit als auch ohne Zusatz verschiedener vasoaktiver Substanzen und bei veränderter Kalziumhomöostase gemessen. Ein vergleichendes Experiment mit Dopamin erfolgte. Ebenfalls eine mögliche Endothelabhängigkeit der Wirkung wurde überprüft. Wir gingen von der Hypothese aus, durch Zugabe von Dopexamin eine Änderung der Kontraktilität hervorzurufen. Dabei vermuteten wir, eine Gefäßerweiterung auszulösen. Diese Vermutung stützte sich auf die in der Studienliteratur vielfach nachgewiesene Wirkung von Dopexamin an beta2- und Dopamin (DA1)- Rezeptoren. Unsere Untersuchungen erbrachten das unerwartete Resultat, dass Dopexamin an Koronararterienpräparaten des RIVA des Schweineherzens eine Vasokonstriktion hervorruft. Dopamin dagegen führt zu einer Vasodilatation. Weder eine dopaminerge noch eine beta-adrenerge Reaktion von Dopexamin am RIVA des Schweineherzens konnte nachgewiesen werden. Die dopexamininduzierte Kontraktion verläuft zum Teil unabhängig vom extrazellulären Kalziumspiegel und wird durch Kalziumantagonisten signifikant abgeschwächt aber nicht verhindert. Wahrscheinlich wird die Kontraktion partiell durch eine Freisetzung von Kalzium aus den intrazellulären Kalziumspeichern getriggert. Eine geringe aber signifikante Endothelabhängigkeit der kontraktilen Wirkung von Dopexamin war nachzuweisen.
Die Implantation von Arzneistoff-freisetzenden (drug-eluting) Stents in durch Ballonangioplastie revaskularisierte Koronararterien stellt heutzutage eine der wichtigsten Methoden zur Prävention von Restenosen der betroffenen Gefäßabschnitte dar. Die Erzielung wirksamer Konzentrationen der hochpotenten Wirkstoffe in der Gefäßwand unter Vermeidung von unerwünschten systemischen Arzneimittelwirkungen soll durch die kontrollierte Arzneistofffreisetzung im stenosierten Gefäßabschnitt gewährleistet werden. Aufgrund der Unzugänglichkeit des Wirkortes für direkte Konzentrationsbestimmungen liegen bis dato jedoch nur wenige Daten bezüglich der Wirkstofffreisetzung und -verteilung aus Humanstudien vor. Da die zur Verfügung stehenden offizinellen und nicht offizinellen Methoden zur Untersuchung des In vitro-Verhaltens von Arzneiformen lediglich ein Akzeptorkompartiment aufweisen, sind sie ebenfalls nur bedingt zur Vorhersage der Freisetzung aus einem Stent am Implantationsort geeignet. Verteilungprozesse können mit diesen Methoden nicht beschrieben werden. Aus diesem Grund war es das Ziel der vorliegenden Arbeit, einen an die In vivo-Bedingungen am Implantationsort adaptierten In vitro-Freisetzungstest für Arzneistoff-freisetzende Stents basierend auf den Methoden des Europäischen oder US-Amerikanischen Arzneibuchs zu entwickeln. Der Freisetzungstest sollte dazu geeignet sein, sowohl die Wirkstofffreisetzung und -verteilung zwischen verschiedenen Kompartimenten als auch räumliche Verteilungsmuster innerhalb eines Gefäßwand-simulierenden Kompartiments zu untersuchen. Als Basis für die Modellentwicklung wurde aufgrund der am Implantationsort in vivo vorliegenden Bedingungen die Durchflusszellen-Apparatur ausgewählt, die die einzige offizinelle Methode darstellt, bei der ein gerichteter Fluss erzeugt wird. Zur Simulation der Gefäßwand sollte ein zusätzliches Akzeptorkompartiment in die Durchflusszelle eingebracht werden. Da das Kompartiment einerseits formstabil sein sollte und andererseits die Aufnahme und den Transport des Arzneistoffs durch Diffusion ermöglichen sollte, wurden verschiedene Hydrogele hinsichtlich ihrer Eignung zur Integration in die Durchflusszelle untersucht. Calciumalginat wurde als geeignetes Hydrogel für das zusätzliche Akzeptorkompartiment identifiziert und durch Veränderungen an der Durchflusszellen-Apparatur erfolgreich in den Freisetzungstest integriert. Es wurde eine zentrale Aussparung im Hydrogel geschaffen, die im Modell das Gefäßlumen simuliert und in die ein Stent mittels Ballonkatheter implantiert werden kann. Nach der Implantation des Stents kann die Öffnung im Hydrogel mit dem Freisetzungsmedium mit einer Flussrate von 35 ml/min, die dem Blutfluss in Koronarien entspricht, perfundiert werden. Durch Einsatz geeigneter Medienvolumina kann die Einhaltung von Sinkbedingungen, die als das größte Problem der häufig eingesetzten nicht offizinellen Testsysteme gilt, sichergestellt werden. Nach erfolgter Entwicklung wurde die Eignung des Modells durch die Testung verschiedener Stentmodelle geprüft werden. Neben der Bestimmung der Freisetzung der Modellsubstanzen ins Durchflussmedium während der Perfusion und der am Versuchsendpunkt in der Stentbeschichtung verbliebenen Modellsubstanz-Anteile wurden verschiedene Methoden zur Untersuchung des Hydrogels nach Beendigung der Perfusion entwickelt. Zur direkten Quantifizierung der ins Hydrogel diffundierten Modellsubstanz wurde eine geeignete Methode zur Verflüssigung des Gels identifiziert. Zur Untersuchung der räumlichen Verteilung innerhalb des Hydrogels wurden zwei Methoden zur Präparation des Hydrogels entwickelt, die die Untersuchung im Fluoreszenzmikroskop ermöglichten. Einerseits wurde anhand von Mikrotomschnitten die Diffusionstiefe im Querschnitt untersucht. Unter Verwendung von Alginatfilmen war andererseits die Untersuchung der Innenseite des simulierten Gefäßlumens parallel zur Flussrichtung möglich. Unter Verwendung einer Finite-Elemente-Methode konnten zudem ausgewählte Freisetzungsversuche mathematisch modelliert werden. Für die Berechnungen wurden im Rahmen dieser Arbeit experimentell bestimmte Diffusionskoeffizienten zu Grunde gelegt. Die Ergebnisse der Freisetzung mit dem im Rahmen dieser Arbeit entwickelten Testsystem wiesen im Vergleich zur Testung mit offizinellen Methoden eine Verlangsamung der Entleerung der Stentbeschichtung bei allen Modellsubstanzen durch die an die In vivo-Situation adaptierten Einbettungs- und Flussbedingungen auf. Diese Beeinflussung der Freisetzungsgeschwindigkeit durch die Freisetzungsbedingungen unterstreicht die Notwendigkeit, für die In vitro-Evaluation von Arzneistoff-freisetzenden Stents spezialisierte, an die In vivo-Bedingungen adaptierte Testsysteme einzusetzen. Mit dem im Rahmen dieser Arbeit entwickelten Freisetzungsmodell steht erstmals ein solches Testsystem zur Verfügung.
Ziel: Ziel der vorliegenden In-vitro-Studie war es, den Substanzabtrag von neu entwickelten Ultraschallspitzen* zu quantifizieren. Methode: Es wurden 14 Ultraschallspitzentypen (fünf 3-D-Spitzen- und neun 2-D-Spitzentypen, darunter zehn Prototypen) eines piezoelektrischen dentalen Ultraschallsystems* in verschiedenen Winkeleinstellungen untersucht und in Bezug auf Abtragstiefe und -volumen miteinander verglichen. Die Untersuchungen wurden in 5 zeitlich getrennten Abschnitten (2005-2008) durchgeführt. Das Abtragsverhalten der Spitzentypen wurde durch die Variation bei der Haltung der Handstücke (0°, 45°, 90°) und die Adaptation der Spitzen zur behandelnden Oberfläche (15°, 30°) analysiert. Die Probekörper (35 Aluminiumblöcke und 18 Zähne) wurden mit 0,5 N, bei 100% Leistungseinstellung und maximaler Wasserkühlung bearbeitet. Anschließend wurden diese nach dem Replikationsverfahren mit Gips dupliziert in einem 3D-Laser-Scaner eingelesen, gemessen und die Daten statistisch ausgewertet. Ergebnisse: Den geringsten Abtrag verzeichneten der Spitzentyp 5 (Tiefe: 41,2 µm ±10,3 µm) (Siroperio 1*) bei den 2D-Spitzen und der Spitzentyp 4 (T: 70,5 µm ±12,2 µm) (Siroperio 2*) bei den 3D-Spitzen in der Untersuchung von 2005. Die runden dicken Spitzentypen 10 (T: =144,4 µm ±12,2 µm) und 11 (T: =141 µm ±17,2 µm) trugen in der Handstückeinstellung 0° am meisten Substanz ab; bei der Handstückeinstellung 45° verzeichnete der Spitzentyp 7 (T: =232,7 µm ±13,9 µm) den größten Substanzverlust. Die Winkeleinstellung 90°/15° ergab keinen Spitzentyp, der signifikant am meisten Substanz abtrug. Der Spitzentyp 12 (3L*) verzeichnete bei allen Untersuchungen (2006 bis 2008) in den Handstückwinkeleinstellungen 0° und 45° mehr Substanzabtrag als der Spitzentyp 5. Der Spitzentyp 13 (4L*) stellte sich als teilweise inkonstant und wenig verlässlich heraus. Der Spitzentyp 14 (Siroperio 4 PS*) liegt im Vergleich zu den Referenzspitzentypen 5 und 12 bei einer mittleren Abtragstiefe von unter 100 µm für beide in 2008 untersuchten Winkel. Auf Wurzeloberflächen trugen die untersuchten Spitzentypen 5, 12 und 13 bei fast allen Einstellungen mehr Substanz ab als auf Aluminium. Es kann von einer Vergleichbarkeit von Aluminium mit Zähnen ausgegangen werden. Winkeleinstellung: Der Anstellwinkel 15° hatte einen geringeren Abtrag als der Winkel 30° zur Folge, sodass für ein schonendes Arbeiten eine möglichst parallele Adaptation der Spitze zur bearbeitenden Oberfläche notwendig ist. Die Handstückeinstellung 45° verursachte einen größeren Abtrag als die Einstellungen 0° und 90°, so dass diese mit Vorsicht zu benutzen ist. Schlussfolgerungen: 3D-Spitzen: Je spitzer der Hauptkrümmungswinkel in Handstückeinstellung 0° ist, umso größer ist der Substanzabtrag. Bei der Handstückeinstellung 45° hat die Form des Spitzenarbeitsendes mehr Auswirkung auf den Abtrag: Grazilität spricht für eine geringere Abtragsleistung als Breite, wie sie bei konventionellen Spitzen anzutreffen ist. 2D-Spitzen: Ein stumpferer Hauptkrümmungswinkel hat in den Handstückeinstellungen 0° und 90° weniger Abtrag zur Folge. Ausnahme ist der Spitzentyp 5. Die Spitzentypen 5 und 4 können aufgrund der geringen Abtragsleistung ohne größere Bedenken in der Erhaltungstherapie im subgingivalen eingesetzt werden. Diese filigranen und elastischen Spitzen sollten mit besonderer Sorgfalt benutzt und häufiger gewechselt werden. Beim Spitzentyp 4 sollte klinisch die Anwendung auf den approximalen Bereich der Seitenzähne, d.h. mesial bzw. distal, beschränkt werden, um Schädigungen an der Zahnoberfläche weitestgehend zu vermeiden. Die Spitzentypen 12 und besonders 13 sollten vorwiegend in supragingivalen und gut einsehbaren Bereichen benutzt werden, da die Gefahr der Zahnhartsubstanzschädigung durch Überinstrumentierung gegeben ist. Die Untersuchung 2006 kann, betrachtet man nur die Spitzentypen 5 und 12, durch die Untersuchung 2007 als reproduzierbar eingeordnet werden. Zur Überprüfung der klinischen Relevanz der Untersuchungsdaten sollten noch weitere Untersuchungen folgen. * (Firma Sirona Dental Systems, Bensheim, Deutschland)