Контактні лінзи - полімери медичного призначення

Контактні лінзи виконуються в двох модифікаціях - тверді і м`які. Відомо, що, на відміну від окулярів, лінзи встановлюються безпосередньо на рогівку, а тому взаємодія між цими двома субстанціями набуває вкрай важливе значення.
Одна з функцій епітелію рогівки зводиться до того, щоб витягти кисень з повітря і передати його через слізну рідину для поповнення енергії метаболізму. Якщо рогівка не забезпечена достатньою кількістю кисню, то в системі метаболізму починаються різні негативні явища, зокрема, зникає глікоген, накопичується молочна кислота, епітелій набухає, набрякає і мутніє, а рогівка потовщується.
Як матеріал для твердих контактних лінз використовується полиметилметакрилат. За сучасними поглядами, завдяки його твердості обмін слізної рідини між рогівкою і лінзою відбувається під час миготіння, і знову надійшла доза цієї рідини приносить достатню кількість кисню, а тому в рогівці не виникає жодних відхилень від норми.
Матеріалом для м`яких контактних лінз служить водний колаген, головною складовою якого є poly-HEMA- очевидно, що в результаті щільного контакту лінзи з рогівкою обмін слізної рідини в значній мірі утруднений, і необхідно, щоб лінза володіла кисневої проникністю. Витрата кисню епітелієм рогівки становить в нормальному стані 3,5 мкл / см2-ч, і вважається, що для перенесення саме такого обсягу кисню парціальний тиск його в епітелії рогівки має становити 15-20 м рт. ст.
Цей розрахунок повністю поширюється і на контактні лінзи, а саме - при носінні їх жодним чином не повинно припинятися харчування епітелію рогівки киснем якраз в такому обсязі.
На рис. 1. і 2 показані зміни парціального тиску кисню в рогівці при вставлених контактних лінзах товщиною 0,2 мм, якi характеризуються різною кисневої проникністю. Приймемо, що при розкритих століттях парціальний тиск кисню на поверхні лінзи становить 155 мм рт. ст., т. е. наближається до відповідного показника кисню повітря. Тоді, мабуть, буде можливим використання контактних лінз з кисневою проникністю порядку 1-10 ~ 10 см2-мл О2 / с-мл-мм рт. ст. (Рис. 2, в). Якщо ж прийняти парціальний тиск кисню на поверхні лінзи при закритих століттях (наприклад, уві сні) (рівним 55 мм рт. Ст. (Для перенесення кисню з венозної крові від внутрішній поверхні століття), то використання лінзи з такою ж проникністю, як у паренхіми натуральної рогівки (рис. 2, г), зможе забезпечити показник Ро2 на рівні всього лише 20 мм рт. ст. Пропущення, що відповідає позиціям д на рис. 1 і 2, відповідає кисневої проникності силіконів. Якщо ж, вставлені лінзи і положення відповідає позиції в, тиск падає до 10 м рт. ст., тому при відході до сну, щоб уникнути відхилень в рогівці лінзи необхідно виймати. при розробці контактних лінз, що призначаються для постійного носіння, слід розраховувати так, щоб їх киснева проникність досягала 3-10-10 см2-мл02 / с.-мл-мм рт. ст.

Мал. 1. Парціальний тиск кисню в рогівці при використанні м`якої контактної лінзи товщиною 0,2 мм і дифузійна здатність лінзи по відношенню до кисню. Веко піднято.
1 - без лінзи, повіку поднято- 2 - без лінзи, повіку опущено.
а - 0- б - 0,04-10-10 см2-млО2 / с-мл-мм рт. ст.- в - 1,0-10-10 см2-млО2 / смл-мм рт. ст.- г - 3-10-10 см 2-млО2 / с-мл-мм рт. ст.- д - 50 • 10-5 см2-мл02 / с-мл-мм рт. ст.
Мал. 2. Парціальний тиск кисню в рогівці при використанні м`якої контактної лінзи товщиною 0,2 мм і дифузійна здатність лінзи по відношенню до кисню. Веко опущено. (Позначення - див. Рис. 1.)
1 - без лінзи, повіку опущено.

У табл. 5 показана киснева проникність загальнодоступних м`яких лінз. Величина дельта Р = 159 мм рт. ст. відноситься до парціального тиску кисню повітря, а показник 144 мм рт. ст. являє собою різницю парціальних тисків кисню при відкритих століттях, необхідну для того, щоб лінза з водного гелю змогла забезпечити епітелій рогівки мінімально необхідною кількістю кисню. 40 мм рт. ст. - Відповідний тиск при закритих століттях.
З табл. 5, а також з рис. 1 і 2 випливає, що киснева проникність м`яких контактних лінз при відкритих століттях теж недостатня, і той факт, що при вставлених лінзах аномальні явища на рогівці не виникають, дає підстави припускати, що кисень переноситься при обміні слізної Рідини.
Таблиця 5. Киснева проникність м`яких контактних лінз

Примітка: У дужках показано ставлення диффундирующего обсягу кисню до обсягу, необхідного в стандартних умовах, т. Е. Мкл / (см2-ч).

Загальновідомо, що при вставлених контактних лінзах частота миготіння зростає. Цілком ймовірно, це - один із проявів природних захисно-адаптаційних властивостей організму, пов`язане з необхідністю прискорити обмін слізної рідини для харчування рогівки киснем.
З рис. 1, 2 і даних табл. 5 випливає, що контактні лінзи з силіконів дуже перспективні і, за багатьма передумов, мають широке майбутнє. Разом з тим силікону притаманні і різко негативні властивості, а саме він погано змочується і вельми незручний для спокійного тривалого носіння на роговіце- зрозуміло, що роботи з подолання цих недоліків треба продовжувати. Одним з результатів таких досліджень є розробка нового силіконового матеріалу, що представляє собою сополімер, отриманий щепленням вініл-пірролідона до силікону. Деякі характеристики матеріалу представлені в табл. 5.

Мал. 3. Кореляція між вмістом води (у відсотках) в гідрогель і ставленням кисневої проникності (Р) гідрогелю до аналогічної характеристики (РO) води.

З огляду на ЩО ЦЕЙ СИЛІКОНИ - ЦЕ по суті гума, при механічній обробці їх неминуче доводиться стикатися зі значними труднощами. Так, лінзи з poly-HEMA можна сформувати 0,01 відцентрової полімеризацією з подальшим обточування отриманого циліндричного блоку виливки. У разі ж силікону фрезерування досить важко, а наступна за ним обробка периферичних ділянок, зокрема ребра лінзи, переростає в технологічну проблему. Нарешті, найбільшим недоліком можна вважати і сильну схильність силіконів до абсорбування жирних речовин.
Проте, виходячи з кількості кисню, що дифундує через силіконові лінзи при закритих століттях, можна стверджувати, що саме силікони є найбільш перспективним матеріалом для виробництва лінз постійного вживання. Тому необхідно всіляко інтенсифікувати дослідження в області нових способів його обробки і збільшення поверхні гидрофильности.
Залежність кисневої проникності водного гелю від вологості представлена графіком на рис. 3 по абсциссе відкладено вміст води в гелі, по ординате - відношення кисневої проникності водного гелю або розчину полімеру до проникності води при тій же температурі. Коли вологість гелю падає до 40% і нижче, макромолекулярні ланцюги починають впливати на його кисневу проникність, в результаті чого остання різко знижується. Щоб поліпшити проникність гелю, доводиться вдаватися до підвищення його вологості за таким, наприклад, способу: використовуючи полімер, що володіє хорошим спорідненістю до води, повідомляють гелю пористість і переводять його в губчастий матеріал. Зрозуміло, що в цьому випадку ніяк не вдається уникнути погіршення механічних властивостей, в зв`язку з чим найважливіше значення набуває питання про те, яким чином підвищити водосодержание, т. Е. В кінцевому рахунку кисневу проникність матеріалу, не допускаючи при цьому погіршення його фізичних властивостей.
М`які контактні лінзи застосовують не тільки для підвищення гостроти зору, але і в офтальмології, зокрема, реалізують високу адсорбційну здатність таких лінз по відношенню до різних речовин в розчинах. Так, м`яку лінзу, адсорбована ліки, встановлюють на рогівці, і медикамент з певною швидкістю дифундує в око. Така методика дозволяє точно задавати і безперервно витримувати найбільш ефективну концентрацію препарату, що набагато результативніше звичайних способів введення очних ліків. Описаним способом вже вводили (пілокарпін гідрохлорид і деякі інші медикаменти).
Адсорбційна здатність м`яких контактних лінз використовується не тільки для медикаментозного лікування. У тому випадку, коли ковзання століття по рогівці викликає неприємні або больові відчуття (наприклад, після операції на рогівці або при опіку), застосування м`яких контактних лінз показано для запобігання та захисту рогівки.
Відомо, що рогівка складається з трьох основних частин: епітелію, проміжної речовини і ендотелію. Речовини, що пропускалися кожної з цих частин, різні. Зрозуміло, що і стосовно штучної рогівці загальний підхід і методика залежать від того, з якою її частиною маніпулюють. Кисень засвоюється з повітря епітелієм через слізну рідину, а ендотелієм - через слізні пазухи. Вважається, що глюкоза та інші розчинені речовини транспортуються від ендотелію у напрямку до епітелію, причому слізна рідина їх не засвоює. Дією ферментів, які каталізують гліколіз, глюкоза підтримує нормальний склад паренхіми рогівки і служить джерелом енергії обміну речовин, в результаті якого тканину рогівки повністю оновлюється за тиждень. У разі штучної рогівки в зазначеному процесі, крім дифузії кисню, вельми важливу роль набуває пропускання цих речовин (у вигляді розчинів). Якщо вони при цьому дифундують в недостатній кількості, то в рогівці починають виникати ті чи інші відхилення.
У табл. 6 показана можливість застосування деяких синтетичних матеріалів для заміни частин рогівки. Наведені дані дозволяють констатувати, що для штучної рогівки, як і для контактних лінз, проникність по відношенню до кисню і поживних речовин є визначальною характеристикою.
В даний час ні в кого не викликає сумнівів, що пересадка рогівки набагато краще використання штучних аналогів. Однак захист і збереження живої тканини настільки скрутні, що доводиться всіляко прискорювати подальшу роботу по створенню штучної рогівки, здатної задовольнити численні вимоги.

Таблиця 6 Функції частин рогівки і можливість трансплантаційної заміни цих частин штучними аналогами

Умовні позначення: - заміна була здійснена, але безрезультатно- 0- судячи з характеристик полімеру, пересадка виявиться безрезультатівной- + вельми успішна пересадка.

Існує й інший підхід до проблеми відновлення гостроти зору. Він заснований не на використанні лінз, що контактують з епітелієм рогівки, а на тому, що спеціальні лінзи так званого прихованого типу вводять всередину рогівки. У цьому випадку необхідна здатність до пропускання різних речовин, що перевершує проникність контактних лінз. Зрозуміло, що в процесі досліджень треба буде використовувати деякі положення і методи, вже розроблені для штучної рогівки.

Харчування для рогівки, т. Е. Глюкоза, передається з слізної пазухи до ендотелію як дифузійно, так і за механізмом пасивного перенесення, потім поживна субстанція дифундує через проміжну речовину в епітелій, де і засвоюється. Відомо, що глюкоза підтримує постійний склад і незмінну форму паренхіми рогівки і створює необхідний енергетичний рівень для обміну речовин в ній. Саме тому як штучна рогівка, так і лінзи прихованого типу Повинні бути проникними, точніше, мати селективної проникністю.