医学教学课件：接触镜的材料

1、接触镜的材料（软镜、硬镜）,最早的接触镜是什么材料的？,Glass,In 1888，Fick, Kalt, and Muller separately designed scleral lens which could be inserted on the eye. Clinical study were also performed.,为什么会首先采用玻璃？,透明 容易获取和加工 性质稳定,玻璃适合做接触镜的材料吗？,太重了！ 不透气,玻璃接触镜用了多少年？,1880s？,1930s,1936：玻璃角膜 + PMMA巩膜 1938：全PMMA巩膜镜,软镜如何产生？,HEMA材料的发明 195

2、0s,没有材料，就没有接触镜的发展,玻璃巩膜镜,PMMA巩膜镜,PMMA角膜镜,CAB角膜镜,新一代RGP角膜镜,HEMA镜片,HEMA和其他水凝胶镜片,硬镜,软镜,RGP镜,非RGP镜,一、材料的性质 二、材料的种类及发展 三、材料的广泛影响 四、Quiz,一、材料的性质,理想的接触镜材料,足够的角膜氧供 生理惰性 在眼湿润性 抗沉淀物 维持稳定的镜片参数 耐用 光学性能 容易生产制造,硬镜、软镜,材料的一般性质评价指标,透明度 Transparency 硬度、刚度 hardness and stiffness 抗张强度 Tensile strength 弹性模量 modulus of el

3、asticity 比重 gravity 折射率 Refractive index 湿润性 Wetability 吸水性 Absorption, water imbibition,透明度Transparency,用“光透过率”来表示 特定波长光线透过媒质的百分比 92-98% (无着色片),硬度 hardness,是否耐用、是否容易加工 对硬镜更有意义 尤其是传统的长戴的硬镜,刚度 stiffness,柔韧程度 flexible 对软镜更有意义 镜片贴服于角膜表面 长期保持镜片形态,抗张强度Tensile strength,在被牵拉断裂之前，能承受的最大张力 镜片寿命：镜片清洁和操作不易破裂,弹

4、性模量Elastic modulus,在承受压力时保持形态不变的能力 低：易形变；高：保持形态，更好视觉质量 弹性模量 vs. 刚度 弹性模量是材料的固有属性； 刚度：还与物体形状、结构等相关,比重 Specific gravity,相同体积的材料与相同体积的水的重量的比值 镜片重量： 尤其对于高度镜片或特殊设计镜片,折射率 Refractive index,通过速度之比 与含水量相关 (对于水凝胶软镜而言，含水量越高，n越低),湿润性 wettability,湿润性越好，越有利于泪膜的稳定,湿润性：,湿润角越小：湿润性越好,测量：导前角和撤退角,1. 用湿润角衡量,2. 在眼观察,裂隙灯直接

5、观察,湿润角的测量,滴液附着实验 Wilhelmy板法,湿润角的测量,3. 气泡俘获法,吸水性 Absorption,材料吸收水分的能力 取决于亲水功能基团/疏水功能基团 当镜片厚度一定时，含水量越高，氧传导性越高（水凝胶软镜）,含水量Water content 离子性ionic charge 透氧性,软镜：材料的特殊性质,含水量Water Content,结合在亲水性聚合物基质内的水分，影响镜片的柔韧性和氧通透性 水的含量决定材料的特征 范围: 30 80%,含水量（水凝胶）,低 耐用性、操作性好 沉淀物较少 Dk较低 可做得更薄,高 Dk较高 易碎 沉淀物较多 耐用性和操作性较差 镜片厚,

6、Dk 34C,含水量上升10% Dk值上升1倍。,离子性是否带电荷,离子性 镜片表面负电荷 非离子性 聚合物内部极化位点 表面无电荷,FDA 分类法,Group 1 = low water(35%-50%), non-ionic Group 2 = high water(50%-81%), non-ionic Group 3 = low water(50%), ionic,氧通透性 Oxygen permeability,Dk D = Diffusion 弥散系数 k = solubility 溶解系数 材料本身的固有属性 不随镜片厚度、镜片形状或BVP而改变 测量受外界因素影响：温度、大气压

7、,氧传导性Oxygen Transmissibility,Oxygen transmissibility = Dk L 氧通透性 镜片厚度 镜片厚度可以是: (镜片中心厚度) 或 特定点计算出来的氧传导性,Ideal DW wear: 24x 10-9(cm x mlO2)/(sec x ml x mmHg) Ideal EW wear:87x 10-9(cm x mlO2)/(sec x ml x mmHg) Acceptable EW:34x 10-9(cm x mlO2)/(sec x ml x mmHg),氧传导性Oxygen Transmissibility,氧通透性 镜片厚度 镜片

8、越厚，Dk/L越小。,一般用镜片中央厚度计算，但对于高度近视镜片要特别小心,等效氧性能（Equivalent Oxygen Permeability）,等效氧性能（Equivalent Oxygen Permeability）,活体评价镜片的氧传导性的技术 角膜前传感器,二、材料的种类及发展,材料研发的基本手段,有机 化学,相同单体,不同单体,单体+其它成分,软镜水凝胶（Hydrogel）,软镜材料,Hydrogel（水凝胶软镜） P-HEMA聚甲基丙烯酸羟乙酯 HEMA混合材料,Prof. Otto Wichterle,从干燥到水合,软镜材料,Hydrogel（水凝胶软镜） 非HEMA材料

9、其他聚合物 含水量更高 表面电荷特征多样,软镜材料,Silicone Hydrogel（硅水凝胶） 加入了硅 大幅度提高Dk 减少含水量的依赖 更多沉淀,硅水凝胶,PureVision: 36% water, Dk = 110 Focus N&D: 24% water, Dk = 140,材料？上网站查！,硬镜从PMMA出发,PMMA：优点,优越的光学性能 耐用、稳定 容易制造、修正 很好地矫正角膜散光 离子电荷中性-镜片沉淀物极少 湿润性好，容易清洁,PMMA：缺点,导致: 角膜水肿 edema 配戴后出现，取下后消失。 条纹 Striae 皱褶 Folds in Descemets mem

10、brane 微囊Microcysts,不透氧！,CAB 醋酸丁酸纤维素,1978 FDA批准 自此开始被称为“RGP”镜片 易于翘曲 太脆,Silicon acrylates,1979 FDA批准 加入了硅，PMMA+Silicon 太软，湿润性差,Fluoropolymer 氟多聚体,湿润性好 超高Dk 昂贵 偏软,新一代RGP材料,硅Silicone 氟Fluorine 甲基丙烯酸酯 亲水单体 交联物质,硅：透氧性好，湿润性差，易吸附沉淀物。 软镜和硬镜都有应用。,氟：透氧性好,表面处理技术surface treatment,三、材料的广泛影响,对镜片设计的影响,含水量 vs. 镜片厚度

11、透氧性 vs. 镜片厚度 含水量 vs. 透氧性,对镜片设计的影响,巩膜镜片角膜镜片,稳定配戴,更多透氧和泪液交换,透氧已不成问题； 追求舒适度和中心定位,巩膜镜片,更大直径,8910,对配戴方式的影响,传统配戴（硬镜） 长戴（软镜） 抛弃型和频繁更换型的出现,对加工的影响,镜片的硬度、刚度、弹性模量等 工艺：旋转成型、模压、车削 例如HEMA其中一个特性就是水合前的状态 例如硬镜可以修正抛光,对生理的影响,干眼 干眼患者建议配戴RGP镜,对护理的影响,镜片沉淀的出现促使护理系统的发展 表面是否处理过不同的护理液 例如Boston和meinicon材料,一、材料的性质 二、材料的种类及发展 三

12、、材料的广泛影响 四、Quiz,Quiz15分钟,你更倾向于配戴RGP镜还是软镜？ 并简要列出理由。,软镜的优缺点,良好的初始舒适度 适应时间较短 验配更快/更易 初始费用/单位费用较低 可间歇性配戴 抛弃型、频繁更换式改善镜片清洁度,不能很好“遮盖”散光 长期费用昂贵 镜片护理繁琐、花费大 材料退化需频繁更换 为便利而牺牲视觉质量 对眼生理影响大于RGP镜 较脆弱，易破损,优点,缺点,RGP镜：优缺点,清晰、持久的矫正视力 角膜生理影响小、并发症较少 能较好矫正角膜散光 使用寿命比传统型软镜长2-3倍 镜片护理简单、经济 长期配戴舒适度优越,初始舒适度不如软镜 适应期较软镜长 验配时间、专业要求更高 初始费用/单位成本较软镜高,优点,缺点,硅丙烯酸酯（SA）,中等量表面电荷 离子/疏水蛋白吸附 高吸附倾向 与硅含量相关的沉淀物 需酶清洁剂,Effect of Silicone Content on Permeability,Surface compatibility,% Sili