Главная › Новости

Материалы для изготовления контактных линз

Опубликовано: 01.09.2018

loading...

Контактные линзы подразделяются по материалу на жесткие и мягкие. Жесткие бывают газонепроницаемые и газопроницаемые (ГПЛ или GPL). Мягкие - гидрогелевые (Hg) и силиконгидрогелевые (Si-Hg).

Первым материалом для производства контактных линз стал полиметилметакрилат (ПММА) или органическое стекло. Материал обладал высокой прочностью и оптической прозрачностью, он использовался для изготовления линз в нашей стране вплоть до 90-х годов. Единственным, но весьма существенным его недостатком является полная непроницаемость для кислорода, что вызывало дискомфорт и затрудняло ношение линз из него в течение длительного времени.

В 1960-е годы химики решили проблему проницаемости путем добавки силикона в исходный полимер ПММА. Это открытие позволило создать новый класс материалов для контактных линз, известных теперь, как жесткие газопроницаемые. Однако добавление силикона привело к определенному ухудшению свойств – снижению прочности и возникновению проблем технологического характера. Пришлось использовать другие мономеры (например, метакриловую кислоту), которые позволили улучшить смачиваемость, прочность и создать материал, приемлемый для врачей и пациентов.

Современные жесткие контактные линзы изготавливаются из газопроницаемых материалов. И в ряде случаев они имеют преимущества перед мягкими контактными линзами. Это более высокая кислородная проницаемость по сравнению с мягкими гидрогелевыми линзами (Hg), бόльшая чёткость зрения, особенно при наличии астигматизма, кератоконуса или деформаций роговицы (посттравматических либо послеоперационных). Такие линзы более устойчивы к царапинам, разрыву, белковым отложениям на поверхности, кроме этого, имеют более длительный период ношения.

К недостаткам можно отнести: - необходимость в адаптации. Если вы не носите жесткие линзы более недели, то некоторое время придётся вновь привыкать к присутствию их на глазах; - меньший размер по сравнению с мягкими линзами, обуславливающий повышенный риск выпадения линзы из глаза во время занятий спортом и других активных видов деятельности, а также возможность попадания пыли и инородных тел под неё при мигательных движениях век.

ГПЛ могут использоваться в следующих случаях: - пациенты недовольны качеством зрения в мягких контактных линзах (к примеру, при астигматизме) или нуждаются в максимальной чёткости изображения (стрелки, спортсмены); - кератоконус; - у пациентов после рефракционной хирургии; - в ортокератологии для исправления близорукости .

Мягкие контактные линзы (МКЛ) производятся из гидроксиэтилметакрилата (НЕМА) и сополимеров гидрогелей и силикона.

В 1960 году в Чехословакии был синтезирован новый полимерный материал – гидроксиэтилметакрилат (HEMA). Благодаря своей уникальной способности впитывать воду до 38,5% собственной массы он стал отличным материалом для изготовления первых мягких контактных линз. Ученый Отто Вихтерле и инженер Драгослав Лим разработали метод ротационной полимеризации, или литья в центрифуге, и изготовили первые мягкие контактные линзы.

В конце того же десятилетия фирма Bausch&Lomb приобрела у Пражского технического университета лицензию на материал HEMA и технологию литья.

Начиная с 70-х годов, разрабатывались новые гидрогелевые материалы. Их кислородопроницаемость напрямую зависит от влагосодержания. Причиной является то, что сам материал непроницаем для воздуха, а функцию переноса кислорода берёт на себя содержащаяся в нём вода. Мягкие контактные линзы приобрели гораздо большую популярность по сравнению с жесткими. Благодаря гидрофильности, эластичности и проницаемости для кислорода МКЛ хорошо переносятся, к ним намного легче привыкнуть. Упростился подбор линз, так как отпала необходимость в жестком соответствии параметров роговицы и задней поверхности линзы. Достаточно было 2-3 стандартных размеров, которые можно было производить серийно в условиях промышленного производства.

В 1998 году компания Johnson&Johnson выпустила первые линзы плановой замены, значительно упростив методику ухода за ними.

А в 1999 году появились первые силикон-гидрогелевые линзы с возможностью непрерывного ношения до 30 дней.

Силикон-гидрогелевые линзы стали настоящим прорывом в контактной коррекции. Именно их сегодня рекомендует большинство врачей-офтальмологов. Исследования рынка показывают, что к 2015 году силикон-гидрогелевые линзы могут полностью вытеснить гидрогелевые.

В середине 90-х годов появились первые однодневные контактные линзы. Сегодня эти линзы занимают значительную долю рынка. В ряде стран ими пользуются от 10 до 40 процентов всех пользующихся контактными линзами пациентов. В 2008 году появились однодневные силикон-гидрогелевые линзы.

По классификации FDA (Управление по контролю за качеством пищевых продуктов и лекарственных препаратов США) материалы, используемые для изготовления МКЛ, разделены на четыре группы по влагосодержанию и электростатическим свойствам. Традиционные линзы для дневного ношения, как правило, относятся к первой группе. Они наименее подвержены отложениям на поверхности, однако, небольшое содержание воды обуславливает и низкую кислородопроницаемость. Материалы четвёртой группы используются для производства однодневных контактных линз. Они наиболее подвержены белковым отложениям в сравнении с остальными, зато имеют относительно более высокую кислородную проницаемость.

Кислородная проницаемость (Dk) является наиболее важной характеристикой материала, определяющей его способность пропускать кислород к роговице. Однако этот показатель не учитывает толщину линзы, поэтому на практике обычно используют коэффициент кислородного пропускания (Dk/t), где t - толщина в центре контактной линзы с оптической силой -3,0 дптр.

У первых линз из ПММА (полиметилметакрилат) – проницаемость для кислорода была равна 0. У жестких газопроницаемых линз она может составлять от 40 до 163*10-11. Для гидрогелевых изделий этот показатель составляет обычно 20-30*10-9, в то время, как для силикон-гидрогелевых – 70-170*10-9. Увеличение этих показателей позволяет более длительное время непрерывно носить контактную линзу без признаков гипоксии (кислородного голодания).

Второй, не менее важной, характеристикой для мягких контактных линз является содержание воды. Выделяют низкогидрофильные материалы, содержащие менее 50% воды, и высокогидрофильные - от 50 до 80%. Однако увеличение этого показателя ведёт к снижению прочности изделия, поэтому максимальное содержание воды составляет 80%. При длительном ношении такие линзы склонны к «высыханию». Силикон-гидрогелевые материалы в меньшей мере склонны к этому благодаря иной структуре, но могут иметь худшую смачиваемость поверхности материала.

* Модуль упругости определяет плотность контактной линзы и, тем самым, удобство при надевании и комфорт при ношении.

О и И С ЛИЛЛЮ, ИЗОБРЕТЕНИЯ

4658

Саеоз Соввтснна

Соцнаннстнчесинх

Респ убий

К ПАТЕНТУ (6l > Дополнительным к патенту (22> ЗаЯвлено 220377 (23> 2463756/05 (23> Прнорнтет — (32> 24.03.76 (3! > 670031 (33> США

Иностранец

Томас Х. Шеперд (CU3A) (71> заявитель (54) 2/ мую1цими поверхностями заданной кривизны и установленные с зазором lto боковой поверхности.

Пуансон выполнен с опорным буртом а, а матрица — с буртом Ь.

В предпочтительном варианze ци— линдрическая часть пуансона может быть выполнена полой с целью экон-.— мии материала.

КриВизна ВОГнутОЙ и выпуклой пО

30 верхностей матрицы и пуа»со 13 oiipe-деляются н соответствии с требованиями к изготавливаемым линзам. Кривизна может быть полностью сферической или несфериче," .кой или той или другой. Кроме того, поверхность м:J-35 жет быть торовой н централь!1 ой 3>» (е, однако, периферийная часть должна быть расположена симметрично CTносительно центральной Оси линз с целью достижения правильного сопря»жения с 4(J буртом.

Упругий кольцезои зы(!туп 3 зь!и инеи заодно с матрицей или пуансоно:"..-, Кривизна фОрмонанной понерхнос .и

Матрицы является заданной и может 45 изменяться таким Образом„ l(cti(» кривизна поверхности пуансона, 1 динс.г-. венное ограничение, ycTaliонленно= для взаимного соотно(аения кринизнь.

Поверхностей матрицы и пуансона зн.— клюйается в том, что изделием долж на явиться контактная линза, у ксторой вогнутая поверхность контактирует с глазным яблоком пациента, а

Выпуклая поверхность — с внутренней

55 чфстью века пациента. Пуансон устанавливается в матрице так, чтобы

Вершина выступа 3 обода распо:1оженi ного периферийно вокруг формовочной поверхности пуансона, ЛИ!(1ь касалась формую1цей поверхности матрицы формы.

В этой точке избыточный формовочный материал выдавливается между цилиндрическими поверхностями матрицы и пуансона. В вариантах, показанных на чертежах, отсутствуют выходные кана- 55 я

>. лы 3 этих цилиндрических частях. Тем не менее формы име1с:цие такие канаподпадают под фоРмулУ изобретения. Онн не используются з гредпочтительпых вариантах изобретения. - 0 время оормоэки фор1лозочный ма"i= !вал буде имет = усадку, причем

3 а усадка может cоставить 20% от объема формовочного материала, первоначально находящегося между формующими понерхностями. Так как такая усад-! (а осу!цестнляется з полностью замкнутом про=транстне, то образуется разрежсние > I(GTopop 1(Омп!енсируется BHeIIIниы ат!>!Ос(церны!л дз.злением, заставляя обе части формы перемещаться навстречу Одна другой. Упругость кольцевого з(1ст. па п1 03 ВОл яет "1а>ст ям фОр1 >-> таким

i= p > 3 0 1 б ол е е !i Jл О I !1 с и р а з н Омер ь О

; Лил-.-; Т1> -„.Ii 1>-о,rt" C;TIJ>> T У, Б (..Л; чаЕ

:-:;::Обхо;.- .мости для более тесного сближсli .-..я формовочных поверхностей может быть ис »ОП ь3 он аз 0 зн ецпее давление.

3 определенных слу-аях это может при1>ес«>11 1(.-1>(ч(>1!1!>l результ->та!л работа устройства ocylvecTзляетcÿ без приложения зне((>!!его да -;:ения. При зазерЦ!Г ИИ Стад-.-:ir ФОРМО(1КИ фОРМа > ПОКазан на;. l! =, фиг. 1, пре1.-,станл >еТ собой

Материалы, применяемые для изготовления контактных линз

Материалы, применяемые для изготовления жестких контактных линз.

В последние годы благодаря достижениям химии полимеров созданы различные по свойствам материалы для контактных линз, все многообразие которых может быть сведено к трем основным группам: термопластики, синтетические эластомеры, гидрогели.

К термопластикам относятся полимеры, изменяющие форму под воздействием высоких температур и давления, но обладающие стабильной упругостью (жесткостью) и гибкостью при комнатной температуре. Контактные линзы из этих полимеров получили название жестких контактных линз.

Наиболее распространенный полимер этой группы - полиметилметакрилат (ПММА). Этот материал прочный, легкий в обработке и дезинфекции, но не проницаемый для кислорода. Контактные линзы из ПММА в ряде случаев могут вызывать дискомфорт, что обусловлено жесткостью полимера. Основными характеристиками ПММА являются:

- плотность - 1,18 г/куб.см;

- показатель преломления - 1,49;

- светопрозрачность - 91%;

- температура размягчения - 110С;

- содержание остаточного мономера не более 1%.

Более гибкий и газопроницаемый материал для жеских контактных линз - термопластик целлюлозоацетобутират (ЦАБ), кислородопроницаемость которого в два раза выше, чем у ПММА. Недостатком контактных линз из ЦАБ является нестабильность их геометрических параметров, особенно у высокоотрицательных контактных линз.

Жесткие газопроницаемые контактные линзы изготавливаются из силиконакрилата, стирина, силиконовой смолы, флюорополимера, флюорополимера смешанного с силиконакрилатом.

Эти линзы называют полумягкими контактными линзами или гибкими жесткими контактными линзами. Преимущество таких линз:

- возможность корригировать роговичный астигматизм в нескоько диоптирий и, благодаря газопроницаемости, поддерживать обменные процессы происходящие в роговице и снимать симптомы гипоксии роговицы;

- эти линзы подбирают большого диаметра, что обеспечивает большое поле зрения;

- они обладают большей теплопроводностью.

К недостаткам можно отнести большую хрупкость и большую подверженность к повреждениям и отложениям белка.

Силиконовые эластомеры (синтетические эластомеры) занимают одно из первых мест среди синтетических материалов по кислородопроницаемости: этот показатель у полиметилсилоксана примерно на 2 порядка выше, чем у низкогидрофильных гелей, и на порядок выше, чем у гелей с 80% содержанием воды. Основным недостатком кремнийорганических полимеров является гидрофобность. Поверхностная гидрофилизация силикона недолговечна, из-за этого контактнтные линзы данного типа широкого применения не получили.

Для изготовления мягких контактных линз в Чехословакии в 1960 году применили гидрогель - гидрооксиметилметокрилат (НЕМА) 38%-ного водосодержания. Главным отличием гидрогеля от использовавшихся ранее материалов является то, что кислород проходит через саму линзу. Мягкость материала и хорошая его смачиваемость уменьшают ощущение контактных линз как инородного тела и, таким образом, увеличивается комфортность.

С точки зрения физических свойств и физиологии различают контактные линзы с низкой гидратационной способностью (содержание воды 38-45%) и высокогидратируемые контактные линзы (содержание воды 45-85%).

Мягкие контактные линзы с низкой гидратационной способностью изготавливают на основе НЕМА. Недостатком таких линз является малая кислородная проницаемость, ограничивающая ношение таких линз по времени (до 12-14 часов).

Для дальнейшего увеличения проницаемости кислорода были синтезированы сополимеры, обладающие повышенной гидрофильностью (сополимеры НЕМА с VP; НЕМА с VP и поли-VP и других мономеров акрилового и винилового рядов). Эти материалы имеют влагосодержание 50-80%.

В нашей стране разработан гидрофильный материал гиполан со следующими физико-химическими свойствами:

- плотность в сухом состоянии - 1,28 г/куб.см;

- плотность в мягком состоянии - 1,16 г/куб.см;

- показатель преломления в сухом состоянии - 1,51;

- показатель преломления в мягком состоянии - 1,43;

- светопропускание в мягком состоянии - 95%;

- содержание воды в сухом состоянии - 2,5%;

- содержание воды в мягком состоянии - 38%;

- коэффициент набухания - 1,18;

- содержание остаточного мономера - 0,1-0,3%;

Недостатками гидрогелей являются: низкая прочность и подверженность к прорастанию микроорганизмами.

Поделиться в соц. сетях

Материалы, из которых изготавливаются контактные линзы. претерпели большие изменения в процессе разработки. Структура контактных линз постоянно менялась, в зависимости от приобретения новых знаний о передней поверхности глаза, научных разработок и стремления сделать ношения контактных линз безопасным и комфортным. Разработка новых перспективных материалов по-прежнему двигается вперед.

Первый материал, из которого были сделаны контактные линзы. была стекло. Его свойства и растущий спрос на гибкость, пропускаемость кислорода и большие затраты на изготовление заставляли производителей искать альтернативные материалы для производства.

Первым альтернативным материалом для изготовления стал целлулоид (пластмасса на основе нитрата целлюлозы). Но чрезмерная мягкости и нестабильность этого материала заставило вновь вернуться к стеклянным контактным линзам.

Все изменилось в шестидесятые годы, когда профессор, инженер и доктор технических наук Отто Вихтерле и его команда изобрели гидрофильный гель. Его структура обеспечивает высокую пропускную способности и мягкость, качества, столь необходимые для удобного ношения. Открытие мягких контактных линз позволяет использовать контактные линзы миллионам людей.

Пятнадцати лет спустя был создан CAB — бутират ацетата целлюлозы, первый газопроницаемый материал жестких контактных линз. В настоящее время жесткие контактные линзы используются в подавляющем большинстве только в терапевтических целях.

В настоящее время только сочетание гидрогеля с газопроницаемыми материалами позволяет производить самый совершенный гибридный материал для силикон – гидрогелевых контактных линз. Силиконовые компоненты этого материала обеспечивает чрезвычайно высокую проницаемость для кислорода, в то время как компонент гидрогель обеспечивает совместимость линзы с тканями глаза. Это гарантирует высокий уровень комфорта при ношении очень и позволяет увеличить время ношения линз.

Какие характеристики должны иметь материалы контактных линз

Поскольку контактные линзы представляет собой оптический прибор, который соприкасается непосредственно с глазом, а именно с его передней поверхностью (роговицей), поэтому материалы, из которых они изготавливаются должны отвечать строгим критериям. Контактные линзы должны быть безопасными для глаз и обеспечивать комфортное и удобное ношение.

Материал не должен вмешиваться в физиологии глаза, слезной циркуляции и подачи кислорода к роговице. Он должен быть полностью прозрачным и соответствовать уровню рН слезы. Материал должен обеспечивать свободное прохождение молекул кислорода и определенных ионов через контактную линзу, это важно для поддержания нормального физиологического состояния роговицы. Это свойство является одним из наиболее важных аспектов для материалов контактных линз.

Не менее важным свойствам является поглощение воды линзой. Большинство материалов используемых для производства контактных линз поглощать определенное количество воды. Это количество обычно выражается в процентах от общего веса. Когда материал впитывает воду, она увеличивает его объем и размер. Материалы, которые поглощают меньше 4% воды от общей массы это гидрофобные материалы. Линзы из такого материала предназначены для длительного ношения.

Те, которые поглощают более 4%, обозначены как гидрофильные полимеры. Для гидрофильных полимеров, увеличения содержания воды увеличивает проницаемость кислорода, но большое содержание воды увеличивает хрупкость материала линзы и она легко ревется, также, чем больше воды содержится в линзе, тем быстрее она высыхает искажения свою формы и создавая дискомфорт для глаза. Линзы из гидрофильных полимеров предназначены для частой замены.

Важно понимать, что все контактной линзы действует как барьер, вызывая снижение поступления кислорода к роговице.

Если вам есть что добавить, обязательно оставьте свой комментарий.

Источники:

Следующие статьи

loading...

Интересное: