Colored Perfluorocarbon Liquids in Vitreoretinal Surgery in the Pig Eye

Abstract

Los perfluorocarbonos líquidos (PFCLs) se utilizan casi exclusivamente como una herramienta intraoperatoria. En la mayoría de los casos están en contacto con la retina durante no más de 30 minutos. Pero como en cualquier intervención, existen complicaciones potenciales, sobretodo relacionadas con su retención intraocular dentro del ojo. Estas complicaciones se producen principalmente debido a la transparencia de estos compuestos, ya que son difíciles de visualizar y eliminar por completo durante los intercambios con aceite de silicona y aire. Desde este punto de vista los PFCLs coloreados podrían ayudar a minimizar estas complicaciones, ya que permitirían la visualización directa y la eliminación correcta y segura de todos los PFCL durante los intercambios referidos, incluso del espacio subretiniano, minimizando su retención en la cavidad vítrea. Un total de 51 ojos de cerdo enucleados y 20 ojos de cerdo híbrido vivos se utilizaran con el propósito de encontrar un PFCL coloreado que podría ayudar a reducir las complicaciones descritas. En primer lugar, realizamos experimentos para evaluar el comportamiento intraoperatorio, la mejor concentración visible, miscibilidad con el aceite de silicona, retención de residuos de pigmento y estabilidad después de un tratamiento intensivo de láser, de los PFCLs coloreados a nuestra disposición. Se estudiaron dos tipos de PFCLs coloreados. Uno era una mezcla de un PFCL con un semifluoroalcano (SFA) coloreado, y el otro era una nueva formulación que colorea directamente la molécula del PFCL [ya sea perfluorodecalina (PFD) o perfluoro-n-octano (PFnO)]. Se determinó primero el PFCL coloreado con las mejores características antes de proceder al análisis de toxicidad, con el objetivo de reducir el número de cerdos vivos utilizados en este análisis. Se observó que los PFCLs que eran una mezcla con un SFA coloreado eran miscibles con aceite de silicona. Debido a problemas inflamatorios y de toxicidad relacionados con la retención de los SFA coloreados, este tipo de PFCLs fueron excluidos de nuestro estudio y no deben ser usados o deben ser evitados al menos durante el intercambio directo con el aceite de silicona. De los dos PFCLs directamente coloreados (PFnO azul y PFD azul), el PFD azul era el que tenía menos problemas de retención de residuos de pigmento, y así fue seleccionado para el estudio de toxicidad. El electrorretinograma y los estudios histológicos confirmaron que el PFD azul no era tóxico. El PFD azul parece facilitar claramente la vista durante los intercambios y en el espacio subretiniano, y generalmente proporciona una mejor visualización durante la cirugía. Puede ser útil en la enseñanza de los residentes y “fellows”, e incluso los cirujanos con más experiencia podrían beneficiarse de ello en pacientes con opacidad de la córnea o opacificación del cristalino. Los residuos de pigmento microscópicos dejados por este compuesto "ex vivo" no parece ser un problema "in vivo", una vez que no se observó ninguna inflamación, toxicidad o residuos al final de 1 semana en el ojo vivo, lo que sugiere que su eliminación por el organismo del cerdo podría ser posible. Esto debe ser confirmado en un estudio de fase 1 con el PFD azul.

Perfluorocarbon liquids (PFCLs) are used almost exclusively as an intra-operative tool. In most cases, they are in contact with the retina for less than 30 minutes. But as for any intervention, there are potential complications with PFCL, mostly from its un-intended intraocular retention within the eye. These complications occur mainly due to the transparent nature of these compounds as they are difficult to visualize and completely remove during silicone oil and air exchanges. From this point of view colored PFCLs could help to minimize these important complications, allowing direct visualization and a correct and safe removal of all the PFCL during air and silicone oil exchanges, including from the subretinal space, minimizing its retention in the vitreous cavity. A total of 51 enucleated pig eyes and 20 live hybrid pig eyes were used with the purpose of identifying a colored PFCL that could help reduce the described complications. We first performed experiments to evaluate the intra-operative behavior, and checked optimal dye concentration, silicone oil miscibility, pigment residues retention and stability after laser stress, of the colored PFCLs at our disposal. Two types of colored PFCLs were studied. One type was a mixture of a PFCL with a colored semifluorinated alkane (SFA), and the other a new formulation that directly colored the PFCL molecule [either perfluorodecalin (PFD) or perfluoro-n-octane (PFnO)]. After the colored PFCL with the best characteristics was determined, toxicity analysis was performed. The two-stage approach was done in order to reduce the number of live pigs used in such analysis. It was observed that the PFCLs that were a mixture with a colored SFA were miscible with silicone oil. Due to inflammatory and toxicity concerns related with the SFA retentions these type of PFCLs were excluded from our study and should not be used or should at least be avoided during direct PFCL-silicone oil exchange. Of the two directly colored PFCLs (blue PFnO and blue PFD), the blue PFD was the one that had less pigment residue retention, and was selected for the toxicity study. Electroretinogram and histologic tests confirmed that the blue PFD was non-toxic. Blue PFD appeared to clearly facilitate the view during the exchanges and in the subretinal space, and generally provided a better visualization during surgery. It may be useful in teaching residents and fellows, and even experienced surgeons could benefit when operating on patients with cloudy corneas or lens opacification. The microscopic pigment residues observed “ex vivo” didn’t appear to be a problem “in vivo” as no inflammation, toxicity or residues were noted at the end of 1 week, suggesting elimination by the pig organism might be possible. This could be confirmed in a formal Phase 1 study with blue PFD.