Изучение обменных свойств мягких контактных линз по отношению к ципрофлоксацину (стр. 4 из 12)

2.6 Общие сведения о контактных линзах

Контактные (т.е. надевание непосредственно на глазное яблоко под веки) линзы получили в последнее время большое распространение для улучшения зрения при близорукости, дальнозоркости, астигматизме. В разных странах ими пользуется от 2 до 10% населения [2]. Первые контактные линзы появились в начале 20-го века и были изготовлены из стекла, далее появились жесткие контактные линзы из полиметилметакрилата, в 60-е годы появились первые мягкие линзы из НЕМА, в 90-е - кислородопроницаемые жесткие линзы [15].

Основное отличие зрения в контактных линзах в отличие от очков состоит в отсутствии так называемого вертексного расстояния (т.е. расстояния между линзой и глазом), которое составляет для очков около 12 мм. Из этой причины вытекает ряд существенных последствий [19].

Во-первых, размер изображения на сетчатке при использовании контактных линз, в отличие от очков, не меняется, что делает возможным их применение при большой разнице в оптической силе обоих глаз. Во-вторых, отличается от очков требуемая для достижения оптической коррекции сила контактной линзы. Она меньше при использовании минусовых линз (при близорукости) и больше при использовании плюсовых линз (при дальнозоркости). Причем эта разница увеличивается с увеличением абсолютной величины линз. В-третьих, одним из преимуществ контактных линз является отсутствие ограничения поля взора из-за очковой оправы [21].

Прозрачная оболочка глаза - роговица (которую можно сравнить со стеклом в часах) является единственной частью человеческого тела, которая потребляет кислород из атмосферного воздуха, а не из крови [4].

Контактные линзы неизбежно приводят к ограничению доступа кислорода к роговице, а также к затруднению удаления продуктов обмена веществ и, как следствие, к изменению обмена веществ в ней. Компенсация этого явления проходит принципиально разными путями у мягких и жестких контактных линз [18]. У традиционных жестких линз, благодаря их меньшим размерам и большой подвижности происходит обмен слезной жидкости с растворенным в ней кислородом. У мягких контактных линз и жестких газопроницаемых линз основное значение имеет способность линзы пропускать через себя к глазу из атмосферы кислород и (в обратном направлении) продукты обмена [20].

В зависимости от цели существуют разные классификации контактных линз. Наиболее часто их разделяют на мягкие и жесткие. И те и другие могут быть индивидуального (для конкретного пациента) и серийного изготовления, хотя изготовленные индивидуально мягкие линзы в настоящее время редкость. Жесткие линзы разделяют на традиционные и газопроницаемые.

Мягкие контактные линзы разделяются по характеру, материалу (классификация FDA), возможной продолжительности использования, способам изготовления, цвета и др [21].

2.6.1 Состав мягких контактных линз

Мягкие контактные линзы (МКЛ) изготавливают из гидрофильных полимеров, которые легко поглощают воду до определенной максимальной концентрации, уровень которой определяется такими физическими параметрами как температура, давление, рН и др [26].

Гидрогелем называется состояние полимерного каркаса с включенной в него водой.

Полимерный каркас может содержать различные гидрофильные группы и поперечные сшивки, которые и определяют равновесное состояние наполненного водой гидрогеля [18]. Гидрофильными группами могут быть гидроксильные, амидные, лактамные и карбоксильные группы. Обычно используемым для сшивок агентом является этиленгликольдиметакрилат (EGDMA). Без сшивок большинство гидрофильных полимеров растворилось бы в воде. Способность гидрогеля всасывать воду приводит к образованию водных каналов для передачи кислорода [15]. Первые гидрогельные линзы были изготовлены Вихтерле из гидрогеля рНЕМА (поли-2-гидроксиэтилметакрилат); они оказались слишком толстыми и пропускали кислорода лишь ненамного больше, чем жесткие газонепроницаемые линзы из РММА (полиметилметакрилата). Революция в мире контактных линз произошла, когда стало возможным изготовление тонких линз с большой кислородопроницаемостью. Появление этих линз стимулировало поиски новых гидрогельных материалов, которые стали бы еще более физиологически совершенными [20].

Основные типы применяемых материалов

Первым гидрогельным полимером, использованным для изготовления МКЛ фирмой Bausch&Lomb, был материал полимакон, представляющий собой полимер НЕМА, молекулы которого сшиты с помощью молекул этиленгликольдиметакрилата [18].

Рис. 2.1. Две цепочки полигидроксиэтилметакрилата, сшитые мостиками этиленгликольдиметакрилата

Главное достоинство НЕМА - его способность поглощать воду, содержание воды в нем может достигать примерно 38%. Это обеспечивает гибкость и мягкость линз, а также удовлетворительную кислородную проницаемость [4]. Основной недостаток НЕМА - ограниченная кислородная проницаемость в сравнении с материалами с более высоким содержанием воды [25].

Для увеличения содержания воды к НЕМА добавляют различные мономеры. Например, метакриловую кислоту, винилпиролидон и акриламид [1]. Различные полимеры, полученные на основе НЕМА, отличаются включенными в состав полимера мономерами, продуктами, используемыми для поперечных сшивок, и другими химическими агентами, добавляемыми в структуру полимера. Все эти продукты влияют на содержание воды, электрический заряд и другие физические свойства полимеров [26]. Примером материала, изготовленного на основе НЕМА, является тетрафилкон (используемый, например, CooperVision Inc. в линзе Cooper Clear), состоящий из мономеров НЕМА, N-винилпиролидона (NVP) и метилметакрилата (ММА), сшитых с помощью дивинилбензола (DVB).

Примерами не-НЕМА материалов являются крофилкон А, лидофилкон А, атлафилкон А и нетрафилкон А. (Отметим, что суффикс "филкон" в названиях материалов указывает на то, что полимеры являются гидрофильными, т.е. содержат гидрофильные группы, которые активно притягивают молекулы воды) [19].

Крофилкон А - это сополимер ММА и глицерилметакрилата (GMA). В отличие от НЕМА крофилкон имеет одну дополнительную гидроксильную группу, и это обеспечивает содержание воды 38,5%. Крофилкон - более жесткий и устойчивый к отложениям, чем полимеры на основе НЕМА. Лидофилкон А и В - сополимеры ММА и NVP [26]. Они содержат 70% и 79% воды, соответственно, а благодаря включению ММА они достаточно прочные и долго служат. Атлафилкон А - единственный не-НЕМА материал, который содержит поливиниловый спирт в качестве основного ингредиента. Атлафилкон - неионный материал, устойчивый к отложению белков, с содержанием воды 64%. Нетрафилкон А - неионный не-НЕМА материал с 65% воды, также устойчивый к отложению белков [18].

Последнее пополнение полимеров, применяемых для изготовления линз непрерывного ношения способно растворять кислорода больше, чем его растворяет вода и обеспечивает кислородопроницаемость больше 100 ед.

Строение гидрогелей

Гидрогели представляют собой поперечно сшитые полимеры. В своем исходном состоянии до гидратации они похожи на жесткие полимеры - негибкие, ломкие и жесткие [21]. При погружении в воду гидроксильные группы сухого полимера притягивают молекулы воды, и полимер поглощает воду. Объем поглощенной воды зависит от количества гидроксильных компонентов в его структуре [20]. При насыщении водой полимер становится мягким и гибким.

Гидрогели имеют аморфное строение. Структура гидрогеля пронизана многочисленными порами, размеры и число которых у разных материалов сильно отличаются [15]. Однако размеры пор (0,5-3,5 мкм) слишком малы для проникновения микроорганизмов, если структура полимера не повреждена. В то же время многие ионы, консервирующие вещества и растворимые в воде препараты типа стероидов и антибиотиков могут с легкостью диффундировать как в гидрогель, так и в обратном направлении [25].

2.6.2 Свойства мягких контактных линз

Содержание воды

Содержание воды в контактной линзе является одним из главных параметров МКЛ. Высокое содержание воды обеспечивает комфортность ношения линзы и снабжение роговицы кислородом. Содержание воды в контактной линзе (СW) определяется как отношение веса воды в линзе (РW) к полному весу насыщенной водой линзы (РL) в процентах:

CW=(PW/PL)x100%

Вода обеспечивает продвижение кислорода через материал гидрогельной линзы. Молекулы кислорода растворяются в воде и перемещаются через материал линзы к роговице [20]. Кислородная проницаемость критична для мягких контактных линз, так как слезный насос недостаточно эффективен для обеспечения роговицы кислородом. Большая часть необходимого роговице кислорода поступает сквозь линзу.

Как указывалось выше, существуют материалы, которые растворяют кислород больше, чем вода, содержание воды в этом случае будет не критично [20].

Кислородная проницаемость

Для характеристики кислородной проницаемости материала (но не конкретной линзы определенной толщины) используется коэффициент кислородной проницаемости (Dk) [20]. (Здесь D - коэффициент диффузии, k - коэффициент растворимости. В практике врача эти параметры по отдельности практически не встречаются.) Кислородная проницаемость материала прямо пропорциональна содержанию в нем воды и не зависит от толщины материала. Для характеристики способности конкретной линзы пропускать кислород используется коэффициент пропускания кислорода - Dk/L, где L - толщина линзы (обычно берется толщина линзы в центре). Этот коэффициент уже является характеристикой конкретной линзы и зависит, в частности, от ее толщины. Например, контактные линзы для коррекции сильно выраженной миопии, будучи очень тонкими в центральной зоне, позволяют кислороду легко проникать через них (Dk/L будет большим) [25]. С другой стороны, линзы для коррекции афакии очень толстые в центре и плохо пропускают кислород (Dk/L будет низким).