Corneal cross-linking (CXL), in addition to saturating the structural layer of the cornea – the stroma – with riboflavin, also involves irradiating this region with ultraviolet (UV) light. This causes a photochemical reaction to occur in the stroma, which cross-links together these stromal molecules, resulting in the stroma becoming stiffer and stronger. Although the stroma is essentially just collagen and proteoglycans (with almost no living cells located there), there are also cell-dense layers above and below, and these can be damaged by UV light.
Why Standard CXL Poses Risks in Thin Corneas
The layer of epithelial cells above the stroma acts as a barrier to protect the cornea from the environment. Epithelial cells are commonly used during traditional CXL protocols in order to let riboflavin penetrate the stroma. However, these cells quickly regrow and repopulate the cornea in the days after the procedure.
Several modifications to the Dresden protocol followed: swelling the cornea with hypoosmolar riboflavin to artificially thicken it; adding a riboflavin-soaked contact lens, and also leaving some epithelial cells intact over the thinnest parts of the cornea. All had drawbacks. Respectively, these were: unpredictable swelling effects; low stiffening efficacy, and problems with UV light scatter at the interface between regions with and without epithelial cells.
Bei dem Corneal Cross-Lining (CXL) wird die Strukturschicht der Hornhaut – das Stroma – nicht nur mit Riboflavin gesättigt, sondern auch mit ultraviolettem (UV) Licht bestrahlt. Dadurch wird im Stroma eine photochemische Reaktion ausgelöst, die die Stromamoleküle miteinander vernetzt, wodurch das Stroma steifer und fester wird. Obwohl das Stroma im Wesentlichen nur aus Kollagen und Proteoglykanen besteht (und sich dort fast keine lebenden Zellen befinden), gibt es auch zelldichte Schichten darüber und darunter, die durch UV-Licht geschädigt werden können.
Warum Standard-CXL bei dünnen Hornhäuten Risiken birgt
Die Epithelzellschicht über dem Stroma dient als Barriere, um die Hornhaut vor der Umwelt zu schützen. Bei herkömmlichen CXL-Protokollen werden üblicherweise Epithelzellen verwendet, um Riboflavin in das Stroma eindringen zu lassen. Diese Zellen wachsen jedoch schnell nach und besiedeln die Hornhaut in den Tagen nach dem Eingriff neu.
Es folgten mehrere Modifikationen des Dresdner Protokolls: Anschwellen der Hornhaut mit hypoosmolarem Riboflavin, um sie künstlich zu verdicken; Hinzufügen einer mit Riboflavin getränkten Kontaktlinse und auch das Belassen einiger Epithelzellen an den dünnsten Stellen der Hornhaut. Alle hatten Nachteile. Diese waren: unvorhersehbare Schwellungseffekte, geringe Versteifungswirkung und Probleme mit UV-Lichtstreuung an der Schnittstelle zwischen Bereichen mit und ohne Epithelzellen.
ELZA-sub400: A Fluence-Adapted Approach
ELZA developed the ELZA-sub400 protocol, which took a different approach. Instead of modifying the cornea to fit the technique, which these previous approaches all attempted, we adapted the technique to the cornea with a beautifully simple concept: simply cross-link the stroma down to the 70 µm safety limit. In reality, this involved years of work to build a mathematical model of how UV light, riboflavin, stromal tissue, and oxygen interact, and then preclinical work to validate it before the first patients could receive ELZA-sub400 CXL. And to be fair, ELZA-sub400 CXL works. However, there was one question to be answered: does it have any effect on the corneal endothelium?
Assessing the Effect on the Endothelium
A newly published clinical study in the Journal of Refractive Surgery now confirms the long-term sub400 endothelial safety of the ELZA-sub400 protocol, a fluence-adapted, pachymetry-guided CXL approach developed specifically for ultra-thin corneas.
This investigator-initiated, single-centre study was conducted at the University Hospital Zurich in collaboration with the ELZA Institute. Seventeen eyes with documented progression and minimum stromal thicknesses as low as 210 µm underwent CXL using the ELZA-sub400 protocol. Fluence was adjusted based on intraoperative pachymetry, ensuring a minimum buffer zone between the cross-linked stroma and the endothelium.
Endothelial Safety Confirmed Over 24 Months
The ELZA-sub400 protocol is based on physical principles—namely Lambert-Beer’s law of UV attenuation and Fickian diffusion of riboflavin and oxygen. Rather than attempting to artificially swell the cornea or add procedural complexity, ELZA-sub400 adjusts UV-A exposure time according to the patient’s true stromal thickness, preserving biomechanical efficacy while safeguarding endothelial cells.
A Standardised Solution for High-Risk Corneas?
These clinical data follow earlier ex vivo and modelling studies and mark the first long-term confirmation of ELZA-sub400’s endothelial safety in a real-world population. Notably, no intra- or postoperative complications were reported, and the structural integrity of the corneal endothelium remained intact across all follow-up intervals.
What This Means for Clinical Practice
Reference
Blaser F, Torres-Netto EA, Gatzioufas Z, Perschak P, Hafezi F, Said S. Assessing endothelial integrity in patients with progressive keratoconus and thin corneas treated with the sub400 corneal cross-linking protocol. J Refract Surg. 2025;41(7):e682-e689. PMID: 40626429
ELZA-sub400: Ein fluenzangepasster Ansatz
ELZA entwickelte das ELZA-sub400 Protokoll, das einen anderen Ansatz verfolgte. Anstatt die Hornhaut so zu modifizieren, dass sie für die Technik geeignet ist, wie dies bei allen früheren Ansätzen der Fall war, haben wir die Technik mit einem wunderbar einfachen Konzept an die Hornhaut angepasst: Wir haben einfach das Stroma bis zur Sicherheitsgrenze von 70 µm vernetzt. In der Realität bedeutete dies jahrelange Arbeit, um ein mathematisches Modell der Interaktion zwischen UV-Licht, Riboflavin, Stromagewebe und Sauerstoff zu erstellen, und dann präklinische Arbeit, um es zu validieren, bevor die ersten Patienten ELZA-sub400 CXL erhalten konnten. Und um fair zu sein: ELZA-sub400 CXL funktioniert. Eine Frage musste jedoch noch beantwortet werden: Hat es irgendwelche Auswirkungen auf das Hornhautendothel?
Bewertung der Auswirkungen auf das Endothel
Eine neu veröffentlichte klinische Studie in der Journal of Refractive Surgery bestätigt nun die langfristige sub400 endotheliale Sicherheit des ELZA-sub400-Protokolls, eines fluenzangepassten, pachymetriegesteuerten CXL, die speziell für ultradünne Hornhäute entwickelt wurde.
Diese vom Prüfarzt initiierte, einzentrische Studie wurde am Universitätsspital Zürich in Zusammenarbeit mit dem ELZA-Institut durchgeführt. Siebzehn Augen mit dokumentierter Progression und einer minimalen Stromadicke von nur 210 µm wurden mit dem ELZA-sub400-Protokoll einer CXL unterzogen. Die Fluenz wurde anhand der intraoperativen Pachymetrie angepasst, um eine minimale Pufferzone zwischen dem vernetzten Stroma und dem Endothel sicherzustellen.
Sicherheit des Endothels über 24 Monate bestätigt
Das ELZA-sub400-Protokoll basiert auf physikalischen Prinzipien, nämlich dem Lambert-Beer’schen Gesetz der UV-Abschwächung und der Fickschen Diffusion von Riboflavin und Sauerstoff. Anstatt zu versuchen, die Hornhaut künstlich anschwellen zu lassen oder das Verfahren komplizierter zu machen, passt ELZA-sub400 die UV-A-Bestrahlungszeit an die tatsächliche Stromadicke des Patienten an, wodurch die biomechanische Wirksamkeit erhalten bleibt und die Endothelzellen geschützt werden.
Eine standardisierte Lösung für Hochrisiko-Hornhäute?
Diese klinischen Daten folgen auf frühere Ex-vivo- und Modellierungsstudien und stellen die erste langfristige Bestätigung der endothelialen Sicherheit von ELZA-sub400 in einer realen Population dar. Insbesondere wurden keine intra- oder postoperativen Komplikationen gemeldet, und die strukturelle Integrität des Hornhautendothels blieb über alle Nachuntersuchungsintervalle hinweg intakt.
Was dies für die klinische Praxis bedeutet
Referenz
Blaser F, Torres-Netto EA, Gatzioufas Z, Perschak P, Hafezi F, Said S. Assessing endothelial integrity in patients with progressive keratoconus and thin corneas treated with the sub400 corneal cross-linking protocol. J Refract Surg. 2025;41(7):e682-e689. PMID: 40626429