Citicoline eluting soft contact lenses for the treatment of neurodegenerative diabetic ocular diseases

December 4, 2023

Doenças oftalmológicas causadas pela diabetes estão a tornar-se uma das principais causas de cegueira mundialmente. Lentes de contato (LC) carregadas com fármacos surgem como alternativa eficaz ao tratamento convencional com colírios, proporcionando maior biodisponibilidade, evitando desperdício de fármacos, efeitos secundários e aplicações frequentes. Além disso, não são invasivas como injeções intraoculares. Neste trabalho, hidrogéis à base de hidroxietil metacrilato (HEMA) foram funcionalizados com aminopropil metacrilamida (APMA), impressos molecularmente com citicolina (CIT) e carregados com o fármaco para criar LC que o libertassem de forma adequada para a profilaxia/tratamento de doenças oculares diabéticas neurodegenerativas, como glaucoma e retinopatia diabética. O material foi extensivamente caracterizado em termos de morfologia, propriedades óticas, mecânicas e físico-químicas, incluindo conteúdo em água no equilíbrio, molhabilidade, permeabilidade iónica e ao oxigénio, módulo de Young, deformação, transmitância e índice de refração, antes e após esterilização a vapor. A tendência do material para adsorver proteínas lacrimais foi avaliada, e sua biocompatibilidade foi testada através de ensaios de citotoxicidade e irritabilidade. O efeito neuroprotetor da CIT libertada foi avaliado através de testes com explantes de retina de porco. Funcionalização + impressão + esterilização resultou numa libertação in vitro sustentada de maior quantidade de CIT relativamente ao material original. O conteúdo em água no equilíbrio e permeabilidade ao oxigénio melhoraram, assim como a resistência à deformação, embora o material se tenha tornado menos rígido. As restantes propriedades não foram adversamente afetadas, mantendo valores adequados para LC. O material carregado mostrou ser biocompatível e promissor para tratamento de doenças oculares diabéticas neurodegenerativas. Diabetes-related ophthalmological diseases are becoming one of the major causes of blindness globally. Drug loaded soft contact lenses (SCL) may be an effective alternative to the conventional eye drops treatment, since they ensure a higher drug bioavailability, avoid drug waste, side effects, and frequent instillations. Besides, they are not invasive as intraocular injections. In this work, 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA) based hydrogels were functionalised with N-(3-aminopropyl)methacrylamide hydrochloride (APMA), molecularly imprinted with citicoline (CIT) and loaded with this drug with the aim of achieving drug-eluting SCL suitable for the prophylaxis/treatment of neurodegenerative diabetic ocular diseases like glaucoma and diabetic retinopathy. The material was extensively characterised, in terms of morphology, optical, mechanical and physical-chemical properties, namely, equilibrium water content, wettability, oxygen and ionic permeability, Young’s modulus, shear deformation, transmittance and refractive index, before and after steam sterilisation. Additionally, the material’s tendency to adsorb proteins of the lachrymal fluid was evaluated and its biocompatibility was assessed through cytotoxicity and ocular irritability assays. The neuroprotective effect of the released drug was accessed through tests with porcine retinal explants. Functionalisation + imprinting + sterilisation led to a sustained in vitro release of a higher amount of CIT than the original material. Equilibrium water content and oxygen permeability improved as well as the resistance to shear deformation, but the material became less stiff. The remaining properties were not adversely affected, presenting values within those suitable for SCL. The drug-loaded material proved to be biocompatible and revealed to be promising for the treatment of neurodegenerative diabetic ocular diseases.

Authors in the community:

• 

  J

  João André Da Silva Ramos Teixeira

  ist192982

Supervisors of this institution:

• 

  A

  Ana Paula Valagão Amadeu do Serro

  ist134419

• 

  D

  Diana Cristina Morais da Silva

  ist170770

203841131

Mestrado em Engenharia de Materiais

materials-engineering - Materials engineering

Keywords

• Soft contact lenses
• Functionalised hydrogels
• molecular imprinting
• Controlled drug release
• Citicoline
• Neurodegenerative ophthalmologic diseases
• Lentes de contacto
• Hidrogéis funcionalizados
• Impressão molecular
• Libertação controlada de fármaco
• Citicolina
• Doenças oftálmicas neurodegenerativas

eng - English

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