Materiál kontaktních čoček

6. Květen 2009

POŽADAVKY NA MATERIÁL NA VÝROBU KONTAKTNÍCH ČOČEK

Na materiály, ze kterých se dnešní kontaktní čočky vyrábějí, jsou kladeny vysoké nároky, zejména na jejich vlastnosti. Během vývoje prošly tyto materiály velkými změnami, ale kontaktní čočka, která by žádným způsobem nenarušovala metabolismus rohovky, nebyla prakticky nalezena.

Prvním materiálem, ze kterého se kontaktní čočky vyráběly je sklo, ve 20. letech 20. století se objevily pokusy vyrobit kontaktní čočku z celuloidu, tento materiál byl velmi nestabilní a měkký, proto se nadále používalo sklo, a to až do 40. let 20. století, kdy byl vyroben materiál polymethylmetakrylát (PMMA). Tento materiál nebyl původně vynalezen pro kontaktní čočky, ale při vývoji odolnějšího materiálu, který měl nahradit sklo u válečných stíhaček. Podobně tomu bylo u materiálu, který se objevil v 60. letech, byl to hydrofilní gel polyhydroxyethylmetakrylát (HEMA). Objevení tohoto materiálu proslavilo naši republiku po celém světě a umožnilo používat kontaktní čočky milionům lidí.

Přidáním příměsí do základního hydrofilního materiálu pak vznikají materiály s řidší molekulární strukturou, a ty pak umožňují zvýšit obsah vody a tím i propustnost pro kyslík. Zatím nejnovějším objevem je tzv.silikon-hydrogel, ten v sobě spojuje vlastnosti měkkých i tvarově stálých pevných kontaktních čoček.

Základními požadavky na materiál, ze kterého se kontaktní čočky vyrábějí je dobrá opracovatelnost, což je důležité pro výrobní proces, technologie výroby pak musí zajišťovat kvalitu, plnou reprodukovatelnost parametrů a zachovávat také mechanické a chemické vlastnosti materiálu, jako je pružnost, pevnost, tvarová stálost apod. Důležitým požadavkem je biologická nezávadnost, což znamená, že žádná složka materiálu nesmí migrovat do okolí, dalším požadavkem je snášenlivost, snášenlivý materiál by neměl narušovat fyziologii oka, zásobování rohovky kyslíkem a cirkulaci slz, v současné době tento požadavek žádná kontaktní čočka nesplňuje, ale negativní jevy se dají minimalizovat správným výběrem kontaktní čočky a správnou aplikací. Dalším důležitým požadavkem je malá dispozice k ukládání nečistot, zanedbatelný není ani požadavek snadné údržby a vysoké životnosti materiálu.

Materiál také nesmí být ovlivňován světlem, kolísáním pH u slz, efektem hydratace a dehydratace mezi jednotlivými mrknutími a musí být úplně transparentní. Toto jsou všeobecné vlastnosti, které by měl mít materiál na výrobu kontaktních čoček, ale materiál bývá také charakterizován specifickými vlastnostmi, které bývají uvedeny v informačních letácích, které jsou určeny zejména pro aplikátory a umožňují jim lepší orientaci v nabízených typech kontaktních čoček.

Jsou to:

• Index lomu – je to optická veličina, která charakterizuje libovolné optické prostředí. Aby docházelo k co možná nejmenšímu počtu lomů a tím i k odchýlení paprsků vstupujících do oka, měla by se hodnota indexu lomu materiálu blížit hodnotě indexu lomu slz, resp. rohovky. Podle typu materiálu se pohybuje v rozmezí 1,3 až 1,6, jen tak je možné při výrobě dosáhnout požadovaných optických vlastností.
• Propustnost pro světlo – musí být minimálně 85%, a to bez závislosti na středové tloušťce, to znamená, že ztráta absorpcí nebo reflexí samotného materiálu nebo usazeninami může být maximálně 15%
• Propustnost pro kyslík – u měkkých kontaktních čoček je propustnost dána obsahem vody, který se pohybuje v rozmezí 38% – 80%, u čoček s vysokým obsahem vody bývá dobrá snášenlivost. Při procesu hydratace a dehydratace se mění některé parametry, a to např. poloměr křivosti, průměr, tloušťka, optická mohutnost nebo index lomu. U tvrdých kontaktních čoček je to jinak, pevné materiály přijímají pouze 0,1 až 2,0% vody, jejich propustnost pro kyslík je určena schopností materiálu propouštět plyny mezi polymerovými řetězci
• Permeabilita – tzv. Dk, což je difúzní koeficient, charakterizuje schopnost materiálu propouštět plyny
• Transmisibilita – udává schopnost materiálu propouštět plyny v závislosti na tloušťce kontaktní čočky, dá se to vnímat jako konkrétní vlastnost kontaktní čočky, tato veličina se označuje Dk/L. Hodnoty propustnosti pro kyslík jsou uváděny pro kontaktní čočku o optické mohutnosti -3,0 dpt, včetně středové tloušťky. Měření se provádí při teplotě odpovídající teplotě rohovky, důležitý je také údaj o tlaku a vlhkosti v prostředí, v němž se měří.
• Smáčivost – je důležitá pro dobrou snášenlivost při nošení kontaktních čoček, u některých materiálů ( hydrofóbní materiály) je těžké dosáhnout potřebné smáčivosti a tím i potřebného skluzu kontaktní čočky na oku. Horší smáčivost může být kompenzována schopností absorbce mucinů ze slzného filmu, povrch čočky se vrstvou mucinů potáhne a tím dojde k lepšímu skluzu kontaktní čočky na rohovce, nebo se do hydrofobního materiálu zapracují hydrofilní komponenty, aby povrch kontaktní čočky byl schopen absorbovat nepatrnou vrstvičku vody.
• Poréznost – je dána chemickou strukturou polymeru a přijatým množstvím vody. Např. u materiálu HEMA s obsahem vody 38%-40% je velikost póru 2-3 nm, proto do materiálu nemohou vnikat bakterie, viry, plísně, procházejí pouze plyny, voda a sůl (nízkomolekulární substance). U materiálu s vyšším obsahem vody mohou pronikat enzymy i jiné nežádoucí substance, které se těžko odstraňují, proto mají tyto čočky větší středovou tloušťku, pokud jsou určeny na konvenční nošení. Pokud je středová tloušťka menší, dá se předpokládat i nižší životnost a použitelnost kontaktní čočky.

Důležitou roli hrají pak i některé jiné vlastnosti, jako jsou např. modul elasticity, napětí materiálu nebo hydrolitická stabilita.