رطوبت پذیری و زاویه تماس در لنزهای تماسی
فرشاد عسکری زاده ؛فاطمه السادات عقیلی
زاویه تماس لنز چشم شاخص آزمایشگاهی برای بررسی رطوبت پذیری لنز می باشد و در شرایط آزمایشگاه و با تکنیک هایی مانند ,captive bubble , sessile drop, wilhelmy plate زاویه تماس مایع بر روی سطح لنز اندازه گیری می شود .
رطوبت پذیری لنز در داخل چشم به پخش شدن لایه اشکی بر روی سطح لنز و حفظ لایه اشک بر روی سطح لنز گفته می شود و به عنوان یک فاکتور اساسی در تعیین زیست سازگاری فیزیولوژیک ماده لنز می باشد .
از نظر تئوری هرچه زاویه تماس لنز بیشتر باشد لنز بیشتر مورد قبول واقع می شود اما در بیان اینکه آیا زاویه تماس لنز شاخص عملکرد بهتر کلینیکی لنز تماسی خصوصا در راحتی بیمار می باشد نظرات مختلفی وجود دارد .
زاویه تماس در لنزهای طبی سخت ، نرم هایدروژل و نرم سیلیکون هایدروژل متفاوت بوده و تلاش سازندگان این لنزهای در جهت کاهش عدد زاویه تماس می باشد .
در کاهش عدد زاویه تماس و افزایش فاکتور رطوبت پذیری لنز ، شرایط چشم و ترکیبات اشک بیمار ، فیت لنز ، محلولهای لنز و نحوه استفاده از لنز دخالت مستقیم دارند .
به چسبیدن مایع بر سطح جامد و یا اینکه مایع به راحتی بر سطح جامد گسترش یابد گویند .
وقتی گسترش لایه اشکی بر روی سطح لنز به راحتی انجام میگیرد و بر سطح لنز به طور پایدار بماند به آن رطوبت پذیری لنز تماسی در چشم اطلاق می شود .
لنز یک ماده بیولوژیکی است و با بدن تماس مستقیم برقرار می کند و عملکرد آن با ارزیابی زیست سازگاری آن سنجیده می شود. ماده بیولوژیک برای کمک به عملکرد نرمال پروسه بیولوژیکی ساخته شده و اگر باعث تاخیر و یا تاثیر در عملکرد نرمال بیولوژیکی شود در آن صورت این ماده بیولوژیک زیست سازگار نمی باشد.
سطح لنز که از مواد بیولوژیک ساخته شده به عنوان اولین قسمتی است که با مایع و یا سلول های بیولوژیکی در تماس است و بنابراین زیست سازگاری ابتدا تحت تاثیر رطوبت پذیری شیمی سطح، انرژی سطح و توپوگرافی سطح ماده بیولوژیک قرار می گیرد. همواره تلاش سازندگان لنزهای تماسی در راستای پیشبرد هدف زیست سازگاری لنزها بوده است.
بزرگترین مشکلی که اولین لنزهای تماسی داشتند ماده آن به نام PMMA بود که نسبت به اکسیژن عدم نفوذپذیری بالایی داشت و موجب می شد عملکرد نرمال متابولیسم قرنیه دچار اختلال شود.برای از بین بردن این مشکل بزرگ دو نوع ماده جدید لنز تماسی که یکی حاوی آب ( هایدروژل ) و دیگری بدون آب ( GP ) بود ساخته شد.
لنزهای GP به دلیل عدم راحتی اولیه ای که داشتند نسبت به لنزهای هایدروژل مورد استقبال کمتری قرار گرفتند. لنزهای هایدروژل راحتی اولیه خوبی را فراهم می آورند و در مقایسه با لنزهای بدون آب احساس خشکی کمتری دارند.
با وجود این موفقیت باز هم عده زیادی از مصرف کنندگان استفاده از این لنز ( هایدروژل ) را به دلیل اینکه چشم هایشان را تحریک می کرد متوقف کردند. به منظور افزایش حجم آب و اکسیژن رسانی این لنزها مواد مختلفی به ماده PHEMA این لنز افزوده شد که کاملا هیدروفیل هم بودند.
خانواده جدید لنزهای با ماده هایدروژل بر پایه افزایش مقدار اکسیژن لنز با اضافه کردن سیلیکون شکل گرفت. اکسیژن رسانی در این نوع لنزها خیلی وابسته به حجم آب ماده لنز نبوده و بیشتر از طریق گروه سیلیکاتی صورت می گیرد.
با افزوده شدن مواد سیلیکون به لنزهای هایدروژل اکسیژن کافی برای قرنیه فراهم شده و دیگر مشکل هایپوکسی با لنز هایدروژل با لنز کمتر دیده می شود. مواد هایدروژل بر خلاف مواد لنز سخت داینامیک می باشند بدین معنی که می توانند با توجه به محیطی که در آن قرار می گیرند رفتارهای مختلفی را از خود نشان می دهند.
مونومرهای این ماده وقتی در محیطی قرار میگیرند برای اینکه بهترین اثر متقابل را داشته باشند یک جهت از مولکول خود را در معرض آن محیط قرار می دهند که به این حالت اصطلاحا flip back and froth می گویند . این flipping که با هدف چرخش زنجیره ای انجام می شود ، در نهایت بیان کننره این است که ماده لنز تا چه حد می تواند رطوبت پذیر باشد .
Holly و همکارانش در سال 1970، چرخش زنجیره ای را به این صورت بیان کردند که قسمت ها هیدروفوب و هیدروفیل ماده هایدروژل در برابر محیطی که در آن قرار می گیرند واکنش نشان می دهند . به عنوان مثال ماده هایدروژل PHEMA محل هایی برای باند شدن با آب دارد که گروه هیدروکسیل آن است .
بنابراین وقتی که این ماده در محیط آبی قرار می کیرد انرژی کافی برای مقابله با یدروفوبی بودن پلیمر مستحکم خود دارد .در این حالت گروه قطبی هیدروفیل هیدروکسیل ماده لنز به سطح چرخیده و آب را جذب می کندو انرژی آزاد سطحی را به کمترین مقدار می رساند .وقتی که ماده ژل در معرض هوا قرار می گیرد به منطور داشتن کمترین انرژی آزاد سطحی پلیمر چرخش داشته و سطح هیدروفوب ( قسمت غیر قطبی پلیمر ماده لنز ) در تماس با سطح مشترک هوا قرار می گیرد این در حالی است که قسمت قطبی در فاز آبکی ژل مخفی می شود .
این حالت به این دلیل رخ می دهد که نیروی مولکولی مولکولهای آب در سطح مشترک هوا خیلی سست تر از سطح مشترک آب هستند . بنابراین با وجود قسمت های هیدروفیل در درون ماده ژل ، سطح لنز حالت هیدروفوب را نشان می دهد وقتی لنز در آب قرار می گیرد چرخش زنجیره ای داشته و مجددا انرژی سطحی آزاد به کمترین مقدار می رسد و قسمت هیدروفوب در داخل ماده ژل مخفی می شود و گروه هیدروفیل هیدروکسیل در معرض سطح قرار می گیرد .
این حالت در لنزهای سخت وجود نداشته و سطح آ« لنزها پویایی ندارد . در لنزهای سیلیکون هایدروژل ، هم گروه سیلیکون یک گروه هیدروفوب است و وقتی در یک محیط هیدروفوب مثل هوا قرار می گیرد ( لازم به ذکر است به جز در مواردی که چشم بسته است مانند پلک زدن در بقیه مواقع لنز در معرض هوا قرار دارد ) این گروه جهت یابی شده به سمت سطح لنز می چرخد و باعث شکسته شدن لایه اشکی و ایجاد نواحی خشک بر سطح لنز می شود که در نتیجه عدم راحتی استفاده کننده از لنز اتفاق می افتد و لیپید در سطح لنز رسوب می کند .
یکی از این روش ها که در نسل قدیمی و اول لنزهای سیلیکون هایدروژل استفاده شد روش Gas Plasma Coating برای ایجاد یک سطح 25nm هیدروفیل با ضریب شکست بالا بود که در لنزهای Lotrafilcon A و Lotrafilcon B دیده می شود و هم امنون در نسل های جدید از این روش استفاه نمی شود .
در این روش ترکیب ارگانیک فرار در پلاسما وجود دارد و وقتی واکنش صورت می گیرد این ترکیبات مانند مونومر رفتار کرده و بر سطح لنز پلیمریزه می شوند و یک لایه پلیمری رطوبتپذیر 25nm در سطح ایجاد می کنند . این لایه بر نفوذپذیری اکسیژن لنز تاثیر ندارد .اما در نتیجه تحقیقات ثابت شده است که این لایه سطحی در اثر استفاده بیمار از لنز به مرور زمان ، از بین میرود و لایه ریر آن که هیدروفوب است در معرض چشم بیمار قرار می گیرد که این از معایب لنزهای سیلیکون هایدروژل دارای پوشش می باشد .
روش دیگر که در نسل اول لنزهای هایدروژل مورد استفاده قرار گرفته است روش Gas Plasma Oxidation می باشد که در این روش اکسیژن نیز در پلاسما وجود دارد و گرو سیلوکسان را اکسیده کرده تبدیل به گروه سیلیکات می کند . گروه سیلیکات به صورت جزایر شیشه ای سیلیکاتی آبدوست در سطح لنز قرار می گیرند که مانند پلی روی قسمت های زیرین هیدروفوب سیلیکون می باشد .
این جزایر سیلیکاتی سطح زیرین را به طور کامل پوشش نمی دهند و بر نفوذپذیری اکسیژن تاثیری نمی گذارند اما باعث می شوند رطوبت پذیری افزایش یافته و لایه اشکی روی سطح لنز باقی بماند . این روش در Balafilcon A مورد استفاده قرار گرفته است .
در نسل سوم لنزهای سیلیکون هایدروژل برای هیدروفیل کردن سطح لنز از عوامل مرطوب کننده داخلی با وزن مولکولی بالا به نام HYDRACLEAR استفاده شده که بر پایه پلی وینیل پیرولیدین ( PVP ) می باشد . این ماده در محیط آبکی به سهولت با آب باند شده و رطوبت لنز را حفظ می کند . این ماده به مرور زمان و با تحریک پلک زدن از ماده لنز انتشار یافته و به سطح لنز می آید و رطوبت پذیری را افزایش میدهد و سیلیکون را مخفی می کند .همچنین بر نفوذپذیری اکسیژن لنز نیز تاثیری ندارد . استفاده از این روش در لنزهای Galifilcon A و Senofilcon A دیده می شود .
در نسل سوم لنزهای سیلیکون هایدروژل ذاتا ماده ژل را نسبت به آب رطوبت پذیر کرده اند . در این نوع و نسل جدید نه از Gas Plasma و نه از عوامل مرطوب کننده داخلی استفاده شده است . این لنزها شامل دو ماکرومر پایه سیلیکونی هستند که با مونومرهای هیدروفیل در ماده لنز ترکیب شده اند و در نتیجه رطوبت پذیری خوبی را فراهم می آورند . این لنزهای نسل سوم جدید سیلیکون هایدروژل با نام تجاری Biofinity و ماده Comfilcon A رطوبت پذیری بسیار مناسبی را فراهم نموده اند .
لنزهای GP نیز شامل سیلیکون هستند تا اکسیژن رسانی را افزایش دهند ولی وجود سیلیکون در این لنزها رطوبت پذیری را کاهش می دهد و باعث هیدروفوب شدن آن می شود که پلیمر شدن با موادی مثل فلیورین و یا مونومرهای هیدروفیل مثل متا آکریلیک اسید رطوبت پذیری را در شرایط in-vivo افزایش داده و اشک را بر سطح آنها پایدار تر می کند .
برخی سازندگان ، سطح لنزهای GP را با گروه هیدروکسیل می پوشانند یا از Gas Plasma برای افزایش رطوبت پذیری آنها استفاده می کنند . البته Gas Plasma در اینجا مثل آنچه که در لنز سیلیکون هایدروژل مطرح شده نمی باشد و یک سطح و یا جزیره را ایجاد نمی کند .Gas Plasma در این لنزها به منظور تمیز کردن ( Cleaning ) می رود و اضافات باقی مانده از مرحله ساخت را برمی دارد که باعث رطوبت پذیری بهتر و راحتی اولیه بیشتر می شود ولی خاصیت آن به مرور زمان از بین میرود .
