Analisi biomeccanica degli effetti di un trattamento con plasma atmosferico di elio a freddo in un modello corneale porcino ex vivo

The cornea is a highly resistant tissue thanks to the integrity of his surface and the antimicrobial substances produced and dissolved in the tear film. When this integrity is compromised, an inflammatory condition which can be classified as ulcerative and non-ulcerative keratitis can arise and if it isn’t treated properly, it can lead to blindness. The most common causes included trauma, chemical substance, tear film and eyelid defects and bacterial, fungal and viral infections. The latter have an important interest in the ophthalmological field as they are frequently treated with topical anti-infective drugs which, in recent years, have suffered a reduction in effectiveness caused by the increasingly common phenomenon of antimicrobial resistance. Consequentially, the new therapeutic strategy request is constantly increase. In this study, the use of cold helium atmospheric plasma for the corneal lesions treatment was investigated. Ex vivo corneas isolated from enucleated swine globes was analyzed. A total of 94 samples were collected and divided in 14 groups according to the variable considered. The variables considered were: healthy or injured, fresh or cultured corneas and whether treated or not with plasma for 2 or 4 minutes. For each population a biomechanical analysis was performed with a uniaxial stress test in order to evaluate the stress-strain and relaxation curves. Subsequently, the results of the viscoelasticity of healthy corneas were analyzed with those present in the literature. Injured and cultured corneas have also been observed to exhibit decreased stiffness and an increased ability to relax. Finally, a negative effect on the stiffness of plasma-treated corneas was found. The latter was an unexpected result that will require further investigation in the future.

La cornea è un tessuto altamente resistente grazie all’integrità della sua superficie e alle sostanze antimicrobiche prodotte e disciolte nel film lacrimale. Quando quest’integrità viene compromessa può crearsi una condizione infiammatoria classificabile in cheratite ulcerativa e non ulcerativa che, se non trattata correttamente, può portare alla cecità. Tra le cause più comuni si riscontrano traumi, sostanze chimiche, difetti del film lacrimale e delle palpebre e infezioni batteriche, fungine e virali. Quest’ultime hanno un importante interesse in ambito oftalmologico in quanto sono frequentemente trattate con farmaci antinfettivi topici che, negli ultimi anni, hanno subito una riduzione di efficacia causata dal sempre più comune fenomeno dell’antimicrobico resistenza. Di conseguenza, la richiesta di nuove strategie terapeutiche è in costante aumento. In questo studio è stato analizzato l’utilizzo del plasma atmosferico di elio a freddo per il trattamento delle lesioni corneali. L’analisi si è svolta su cornee ex vivo isolate da globi enucleatati di suini macellati. Sono stati raccolti in totale 94 campioni suddivisi in 14 gruppi a seconda della variabile considerata. Le variabili considerate sono state: cornee sane o lesionate, fresche o in coltura e se trattate o meno con il plasma per 2 o 4 minuti. Per ogni popolazione è stata eseguita un’analisi biomeccanica con un test di tensione uniassiale in modo da valutarne le curve di tensione-deformazione e di rilassamento. Successivamente sono stati analizzati i risultati della viscoelasticità delle cornee sane con quelli presenti in letteratura. È stato anche osservato come le cornee lesionate e quelle in coltura presentino una diminuita rigidità e un aumento della capacità di rilassamento. L’effetto del trattamento al plasma, al contrario, ha determinato un aumento della rigidità del tessuto e una diminuita tendenza al rilassamento. Infine, è stato riscontrato un effetto negativo sulla rigidità delle cornee trattate al plasma. Quest’ultimo è stato un risultato inaspettato che richiederà in futuro ulteriori approfondimenti.