Opacification of Hydrophilic Acrylic Intraocular Lenses: Overview of Laboratory Methods for Histological Analysis and Replication of IOL Calcification

Klin Monbl Augenheilkd. 2023 Aug;240(8):960-970. doi: 10.1055/a-2073-8526. Epub 2023 Jun 30.
[Article in English, German]

Abstract

Opacification of intraocular lenses (IOLs) due to material changes is a serious complication that can compromise the good visual outcomes of uncomplicated cataract surgery. In hydrophobic acrylic IOLs, opacification can result from glistening formation, while in hydrophilic acrylic IOLs, there is a risk of calcification due to the formation of calcium phosphates within the polymer. Over time, various methods have been developed to investigate calcification in hydrophilic acrylic IOLs. The aim of this article is to provide an overview of standard histological staining and models used to simulate IOL calcification. Histological staining can be used to detect calcification and assess the extent of crystal formation. The development of in vivo and in vitro replication models has helped to identify the underlying pathomechanisms of calcification. In vivo models are suitable for assessing the biocompatibility of IOL materials. Bioreactors as an in vitro model can be used to investigate the kinetics of crystal formation within the polymer. The replication of IOL calcification under standardized conditions using electrophoresis allows for the comparison of different lens materials with respect to the risk of calcification. The combination of different analytical and replication methods can be used in the future to further investigate the pathomechanisms of calcium phosphate crystal formation and the influence of risk factors. This may help to prevent calcification of hydrophilic acrylic IOLs and associated explantation and complications.

Eintrübungen von Acryllinsen durch Materialveränderungen stellen schwerwiegende Komplikationen dar, welche die sehr guten postoperativen Visusergebnisse unkomplizierter Kataraktoperationen gefährden. Für hydrophobe Acryllinsen besteht die Möglichkeit einer Bildung von Glistenings, bei hydrophilen Acryllinsen besteht das Risiko einer Kalzifikation durch Kalziumphosphate. Im Laufe der Zeit wurden verschiedene Methoden entwickelt, um die Eintrübungen hydrophiler Acryllinsen zu untersuchen. Ziel der vorliegenden Arbeit ist eine Methodenübersicht über die histologischen Standardfärbungen und Möglichkeiten der Replikation einer IOL-Kalzifikation. Mittels histologischer Färbungen lässt sich die Kalzifikation von Eintrübungen anderer Art differenzieren und die Ausprägung der Kalzifikation beurteilen. Durch die Entwicklung von In-vivo- und In-vitro-Modellen zur Replikation konnten der Kalzifikation zugrunde liegende Pathomechanismen identifiziert werden. In-vivo-Modelle eignen sich zur Beurteilung der Biokompatibilität verwendeter Linsenmaterialien. Mithilfe eines In-vitro-Modells in Bioreaktoren kann die Kinetik der Kristallbildung untersucht werden. Die Verwendung einer Elektrophorese zur Replikation der Kalzifikation unter standardisierten Bedingungen erlaubt einen Vergleich verschiedener Linsenmaterialien bezüglich des Kalzifikationsrisikos. Die Kombination verschiedener Analyse- und Replikationsmethoden kann in Zukunft dazu verwendet werden, die Pathomechanismen der Kalziumphosphatbildung und den Zusammenhang zu Risikofaktoren näher zu untersuchen. Dies könnte dazu beitragen, die Kalzifikation hydrophiler Acryllinsen und damit einhergehende Explantationen und Komplikationen zu vermeiden.

MeSH terms

  • Calcinosis* / diagnosis
  • Calcinosis* / etiology
  • Cataract Extraction* / adverse effects
  • Humans
  • Lens Implantation, Intraocular
  • Lenses, Intraocular* / adverse effects
  • Phacoemulsification*
  • Postoperative Complications / etiology