مروری بر دنیای لنزهای سیلیکون هایدروژل

  در دهه اخير پيشرفت هاي قابل توجهي در زمينه ي لنزهاي تماسي صورت پذيرفته است. ساخت اولين سيليكون هيدروژل در 1999 انقلابي در علم مواد لنزهاي تماسي بوجود آورد.روند سير تكاملي مواد لنزهاي تماسي بر پايه ي برآوردن نياز بيماران به افزايش راحتي و ديد ، در ضمن افزايش سازش پذيري حياتي و كاهش اثر بر فيزيولوژي قرينه استوار است.لنزهاي تماسي هيدروژل ، موادي با رطوبت پذيري ديد و راحتي اوليه به بيماران ارائه داده اند.به هر حال با وجود بسياري پيشرفت ها در ويژگي مواد هيدروژل،هميشه محدوديت در اكسيژن در دسترس قرينه وجود داشت.به علاوه سيمپتوم ها ي بيمار مثل ناراحتي و خشكي در انتهاي روز به عنوان يك مشكل مطرح مي شد.سيليكون هيدروژل راحتي اوليه را با افزايش ذاتي اكسيژن تركيب كرده است. همچنين شواهد زيادي بر تائيد اينكه انواعي از سيليكون هيدروژل مي توانند راحتي در زمان مصرف را با كاهش علائم خشكي در انتهاي روز فراهم آورند، وجود دارد. اين مسئله باعث تغيير گرايش در نوع تجويز و افزايش بازار سيليكون هيدروژل شده است. لنزهاي سيليكون هيدروژل اوليه  Oxygen Transmissibility مورد نياز قرينه در طول شب را نيز به ميزان كافي فراهم مي آورند. با اينحال استفاده از لنزهاي سيليكون هيدروژل در طول شب و استفاده طولاني مدت به ميزان پيش بيني شده گسترش نيافت.عرضه ي اين محصول تنها 7% درفيت اوليه و 13% در فيت مجدد در بازار uk   گزارش شد.عدم رشد فروش اين نوع لنزها به دليل احتياط و نگراني تجويزكننده ها مبني بر اين بوده است كه ريسك التهابات قرنیه و كراتيت ميكروبي چه با لنزهاي قديمي، چه با مواد  جديد وقتي كه بيمار با لنز بخوابد افزايش مي يابد.هرچند بي ميلي مصرف كننده ها در پذيرش Modality  اين لنزها نيز مي تواند به عنوان يك فاكتور در اين كاهش مطرح شود.

هنگاميكه لنزهاي سيليكون هيدروژل شروع به اثبات خودشان در بازار كردند ،روشن شد كه خصوصيات مواد اين لنزها فوايدي را براي مصرف كننده هايي كه طولاني مدت و در طول شب از لنز استفاده مي كنند فراهم مي آورد. عملكرد اكسيژن براي هر فردي كه براي ساعات طولاني از لنز تماسي استفاده مي كند يا براي افرادي كه تجويزهاي پيچيده تري براي آنها شده كه با افزايش ضخامت لنز همراه است ، اهميت دارد. متعاقباً اين مواد به عنوان لنزهاي ايده الي براي فيت مجدد روزانه Daily Wear) ) در بيماران با علائم هایپوكسي و همچنين به عنوان انتخاب اول در بسياري از فيت هاي روزانه جايگاه خود را پيدا كرده اند.

گرايش بيشتر به اين لنزها به عنوان يك لنز روتين در لنزهاي روزانه همزمان با تلاش براي ساخت با مرتفع كردن محدوديت هاي مواد سيليكون هيدروژل هاي اوليه ، با افزايش بالانس خروجي اكسيژن، عملكرد مكانيكي و رطوبت پذيري ، صورت پذيرفت.از سال  2004 توليد لنزهاي سيليكون هيدروژل با مواد جديدتر كه ابتدا به قصد مصرف روزانه و گهگاه مصرف شبانه بود به طور پيوسته افزايش يافت.

جدول3-1 شماري از لنزهاي سيليكون هيدروژل كه در حال حاضر در uk در دسترس هستند را نشان مي دهد.

كاربردهاي كلينيكي عملكرد اكسيژن در سيليكون هيدروژل ها :

بر خلاف مواد هيدروژل هاي قديمي كه عملكرد اكسيژن آنها وابسته و محدود به آب آنها بود ، انتقال اكسيژن در سيليكون هيدروژل متفاوت است و تنها وابسته به مقدار آب لنز نمي باشد.در سيليكون هيدروژل انتقال اكسيژن بيشتر از جز سيليكوني ماده لنز صورت مي گيرد كه باعث مي شود عملكرد اكسيژن به طور قابل ملاحظه اي در مقايسه با هيدروژل افزايش يابد.شكل1 رابطه بين مقدار آب و Dk  سيليكون هيدروژل را نشان مي دهد. در حجم آب زير 50% ، Dk  ماده وابسته به ساختار ماده مي باشد.اکسیژن حلاليت بيشتري در سيليكون نسبت به آب دارد.بنابراين وقتي نسبت ماده به آب افزايش می یابد(مقدار آب کاهش می یابد)Dk افزایش پيدا مي كند . به دليل وابسته نبودن Dk به مقدار آب نسبت مستقيم Dk  به حجم آب مانند چيزي كه در هيدروژل هاي قديمي مي بينيم كه با افزايش مقدار آب Dk افزايش مي يابد ديده نمي شود.

جالب است بدانيم كه دو نوع جديد سيليكون هيدروژل،(Osmofilcon A ,Comfilicon A )  مقدار بالاتر از حد انتظار Dk  ، با توجه به حجم آبشان نشان مي دهند.

با توجه به نظر سازندگان اين نوع لنزها اين حالت ناشي از ساختار شيميايي آنهاست كه شامل ماكرومر سيليكوني به صورت يك زنجيره ي طولاني است كه باعث انتقال اكسيژن به ميزان كافي مي شود و بنابراين مقدار كمتري سيليكون براي Permeability  مطلوب مورد نياز است.

همه ي انواع لنزهاي سيليكون هيدروژل در مقايسه با هيدروژل به طور چشمگيري اكسيژن بيشتري را براي قرينه فراهم مي كند.

همچنين سيليكون هيدروژل هايي كه براي استفاده در طول شب طراحي شده اند ، در حالت بسته بودن چشم ، تورم را تا اندازه اي كه لنز داخل چشم وجود نداشته باشد كاهش مي دهند.

 Oxygen flux:

سابقاً براي توضيح عملكرد اكسيژن از دو واژه استفاده میشد:    )  Oxygen Transmissibility(Dk/t     به معنای نفوذ پذیری اکسیژن و Permeability   Oxygen(Dk)  به معنای عبور دهی اکسیژن .

اين ارزيابي به راحتي اطلاعات مفيدي را در اختيارمان قرار مي داد تا مقدار اكسيژن عبوري را در يك ضخامت ثابت (Contact Lens Thickness)  در ماده هاي مختلف مقايسه كنيم.اما در شرايط كلينيكي اينكه چه مقدار اكسيژن كه در واحد زمان از لنز عبور مي كند در اختيار قرينه قرار مي گيرد ،اهميت دارد. كه از آن به عنوان Oxygen Flux  ياد مي شود.

مزيت استفاده از Oxygen Flux  اينست كه تغيير در غلظت يا فشار اكسيژن را در دو سوي لنز بیان مي كند.

فشار اكسيژن سطح قدامي لنز به مقدار 159 mmHg  در حالتي كه چشمها باز است و 59mmHg  در حالت بسته بودن چشمها مي باشد.فشار اكسيژن در سطح خلفي لنز بستگي به   Oxygen Transmissibility  لنز دارد.هرچه تفاوت اين دو فشار بيشتر باشد نيروي محركه اي كه باعث عبور اكسيژن از لنز مي شود بيشتر است.

همانطور كه در شكل 2 نشان داده شده است در مقدار كم oxygen transmissibility ، رابطه مستقيمي بين Dk/t و oxygen flux  وجود دارد.هرچه Dk/t  بیشتر باشدoxygen flux  نيز بيشتر است. بنابراين بيشترين دسترسي به اكسيژن وقتي وجود دارد كه فشار اكسيژن در پشت لنز با فشار اكسيژن در سطح لنز برابر باشد. در اين حالت ديگر نيرويي براي اينكه اكسيژن بيشتري از لنز بگذرد وجود ندارد.كاربرد اين حالت به اين معناست كه براي مقدار كم Dk/t  ، افزايش در  Dk/t   به صورت هماهنگ باعث افزايش Oxygen Flux   مي شود ، به عنوان مثال افزايش  Dk/t   از 10 به 30 واحد باعث مي شود كه 3 برابر مقدار اكسيژن بيشتري در دسترس قرينه قرار بگيرد. در Dk/t   بالا مانند حالتي كه در سيليكون هيدروژل وجود دارد Oxygen Fflux  افزايش به نسبت خيلي كمتري وجود دارد. حتي اگر موادي با Dk/t   خيلي بالاتر از آنچه در حال حاضر وجود دارند ساخته شوند به مقدار كمي ، باعث افزايش نسبت اكسيژن در دسترس قرينه مي شود.اين حالت به خوبي در شكل 2 مشخص است.به عنوان مثال Senofilicon A ،Central Oxygen Flux  به ميانگين 98% و 96% در وضعيت بسته چشمها دارد. اين بدين معناست كه با وجود لنز در چشم 98% مقدار اكسيژني كه بدون هيچگونه لنزي در اختيار قرينه وجود دارد با حضور لنز در چشم در دسترس قرار مي گيرد. 96% اكسيژن نيز در طول شب و با حضور لنز به قرينه مي رسد كه قابل مقايسه با سيليكون هيدروژل هاي ديگر با مقادير مختلف Dk/t   مي باشد.

تورم قرينه به همراه سيليكون هيدروژل حتي با استفاده شبانه مانند وقتي است كه اصلاً از لنز استفاده نمي كنيم.

وجود عوارض شديد هايپوكسي مثل استريا ، فولدو ميكروسيست نادر است.hyperaemia   ليمبال مزمن كه در بسياري از انواع لنزهاي نرم مشاهده مي شود ، در سيليكون هيدروژل هايي كه به صورت شبانه  مصرف مي شود به طور چشمگيري كاهش داشته است.يافته هاي لنز نشان مي دهد كه hyperaemia   با لنزهاي daily wear  نيز در سيليكون هيدروژل كاهش مي يابد.

فيت مجدد سيليكون هيدروژل در استفاده كنندگاني از لنز كه دچارCorneal Neovascularisation

 شده بودند نشان داد كه اين وضعيت به طور قابل ملاحظه اي بهبود يافت ؛به طوريكه تنها شبحي از رگها باقي ماند . يافته هاي ديگر نشان داد كه باند شدن باكتريها و متيوزاپي تليال در بیماران، با لنزهاي سيليكون هيدروژل با  Dk   بالا كاهش مي يابد.

Bleb  ها يك پاسخ اندوتلیالی سريع به هايپوكسي هستند و مي توانند به عنوان ضريب حساسيت مواد لنز به خروج اكسيژن مطرح شوند. بررسي هاي اخير پاسخ Bleb  را به همراه لنزهاي سيليكون هيدروژل و لنزهاي قديمي هيدروژل مقايسه كرده است. Brennan  نتيجه گرفت كه پاسخ Bleb  در لنزهاي سيليكون هيدروژل به طور چشمگيري كمتر از لنزهاي هيدروژل است.اين در حالي است كه در لنزهاي سيليكون هيدروژل با Dk/t  هاي متفاوت ، تفاوت چنداني در پاسخ Bleb  وجود نداشت و اين به دليل اكسيژن در دسترس بالا براي قرينه و Dk بالاي ماده اين نوع لنز تماسي مي باشد.

نتايج كلينيكي نشان مي دهد كه در مقايسه ي دو مواد مختلف سيليكون هيدروژل Galyfilcon A  با كمترين Dk/t   و Lotrafilcon A  با بيشترين Dk/t   در حاليكه Lotrafilcon A  ، Dk/t    تقريباً دو برابرGalyfilcon A  دارد مقدار اكسيژن در دسترس قرينه دو برابر نشده است. اين حالت را مي توان با توجه به Oxygen Flux  اين دو ماده توجيه كرد: Oxygen Flux  در Galyfilcon A  97% و در Lotrafilcon A 99% يعني تنها 2% بيشتر از Galyfilcon A   مي باشد.( در شرايط باز چشم ها )

با اينكه درصد استفاده كنندگان از لنز در طول شب كم است اما خيلي متداول است كه بيماران با لنزهايشان در ساعاتي از روز چرت بزنند. تحقيقي در اين زمينه صورت گرفت تا تاثير خواب يك ساعته را بر افزايش ضخامت قرينه بررسي كنند.

مقايسه بين عملكرد اكسيژن لنز سيليكون هيدروژل با دو لنز Disposable  روزانه انجام شد.

نتيجه نشان داد كه تفاوت چنداني در چرت يك ساعته در ضخامت قرينه با سيليكون هيدروژل در مقايسه با حالت بدون لنز وجود ندارد.اما در دو لنز ديگر تفاوت چشمگيري در مقایسه با حالت بدون لنز يا با لنز سيليكون هيدروژل در افزايش ضخامت قرينه ديده شد.

راحتی :

بيشترين گزارشات ، حاكي از وجود مشكل ناراحتي با لنزهاي نرم است و بيماران اغلب شكايت از خشكي در انتهاي روز دارند. لنزهاي سيليكون هيدروژل راحتي زيادي را براي بيماران فراهم مي آورد و خشكي را در بسياري از مصرف كنندگان كاهش مي دهد.احساس خشكي وابسته به فاكتورهاي متفاوتي است كه يكي از اين فاكتورها ميتواند به دليل دهيدراته شدن ماده لنز بر روي چشم باشد. با اين وجود در پي آمد نقش دهيدريشن بر راحتي بيمار همچنان بحث وجود دارد.

سمپتوم هاي سابجکتيو خشكي چشم در زمان هايي در طول مصرف لنز تماسي اتفاق مي افتد كه لنز بيشتر دستخوش دهيدريشن شده باشد.تحقيقات نشان داده اند كه لنزهاي سيليكون هيدروژل در مقايسه با لنزهاي هيدروژل قديمي كمتر دچار دهيدريشن ميشوند.

Schafer و همكارانش گزارش كردند كه در فيت مجدد بيماراني با سيليكون هيدروژلLotrafilcon A   كه سابقاً از لنزهاي هيدروژل استفاده مي كردند شكايات بيماران از خشكي چشم در طول روز و انتهاي روز تنها در طول يك هفته استفاده از لنز سيليكون هيدروژل به مراتب كاهش يافت.محققان به اين نتيجه رسيدند كه با فيت مجدد با سيليكون هيدروژل بيماران به تناوب و شدت كمتري سمپتوم هاي خشكي را نسبت به هيدروژل تجربه مي كنند.

راحتي اوليه به عنوان فاكتور مهمي از احساس بيمار به لنز تماسي شناخته شده است و كليد موفقيت در استفاده از هر نوع لنز تماسي مي باشد. Dumbleton  و همكارانش گزارش كردند كه در 93% از بيماراني كه براي طولاني مدت از لنز تماسي استفاده مي كردند در فيت مجددشان با سيليكون هيدروژل به صورت روزانه ِ (DW) موفق بوده اند. اين بيماران اظهار داشتند كه احساس تغييري در راحتي اوليه شان با لنزهاي سيليكون هيدروژل و لنزهاي قديمي نداشته اند.همچنين خشكي چشم در انتهاي روز در اين بيماران كاهش يافت  و احساس راحتي بيشتري در انتهاي روز در مقايسه با لنزهاي سابقشان گزارش شد.تحقيقات مختلف ديگري در زمينه ي راحتي با لنز سيليكون هيدروژل نيز صورت گرفت همچنين تحقيقاتي در زمينه ي كارايي لنز در محيط هاي خاص مثل ( مقابل كامپيوتر ، در معرض تهویه مطبوع ، يا رانندگي طولاني مدت ) انجام شد. توافق نظر در نتيجه اين تحقيقات نشان داد كه فيت يا فيت مجدد بيماران با سيليكون هيدروژل مي تواند مشكلات عدم راحتي كه با لنزهاي ديگر تجربه ميشود را كاهش داد  و سيليكون هيدروژل مي تواند در محيط هاي خاص راحتي بيماران را افزايش دهد. بررسي هايي انجام شد تا مشخص شود كه آيا تجربه ي احساس خشكي و ناراحتي با لنزهاي هيدروژل قديمي مي تواند وابسته به اكسيژن در دسترس باشد يا خير. نتيجه اين بررسي اينگونه بود كه علائم و نشانه هايي كه با لنز هيدروژل ديده شده مي تواند ناشي از پاسخ التهابي وابسته به هايپوكسي حاد يا مزمن باشد. در بررسي هاي كلينيكي كه شامل سيليكون هيدروژل با Oxygen Permeability   بالا بود اين نظريه كه راحتي بيشتر و خشكي كمتر مرتبط با اكسيژن در دسترس مي باشد را تائيد مي كند.

رطوبت پذيري و روان کنندگی : wettability & lubricity 

 يكي از بحث هاي مهم در توسعه ي ماده سيليكون هيدروژل دستيابي به لنز با رطوبت پذيري بالا بود چون سيليكون هيدروژل ذاتاً ماده ي هيدروفوبي است . روش هاي مختلفي براي مرطوب سازي لنزها به كار گرفته شد:

در سطح لنزهاي Balafilcon A  به وسيله ي Reactive Gas Plasma Chamber  جزء سيليكون را به تركيب هيدروفیل  سيليكات تغيير داده اند.جزاير شيشه اي سيليكاتي آبدوست مانند پلي در سطح لنز قرار گرفته اند و به طور كامل لايه ي زيرين را پوشش نمي دهند بنابراين بر Permeability   ماده آنچنان موثر نيستند . بهرحال اين جزاير  به اندازه ي كافي بزرگ و پخش هستند تا مرطوب سازي لنز را تامين كنند.

در لنزهاي Lotrafilcon A,B  از  تكنيك Gas Plasma  استفاده شد تا يك پوشش پلاسماي هيدروفيل 25 نانومتری با ضريب شكست بالا و يكنواخت و بسيار نازك بعد از ساخت لنز ايجاد شود كه از لايه ي زيرين بسيار رطوبت پذيرتر است.

در لنزهای senofilcon A و Galyfilcaon A از تکنولوژی هایی استفاده شد که لنز را بدون نیاز به تغییر در سطحشان به صورت رطوبت پذیر درمی آورند. این مواد شامل عامل رطوبت پذیر با وزن مولکوکی بالای pyrrolidone (pvp) polyvinyl می باشند که باعث رطوبت پذیری زیادی می شوند. عوامل رطوبت پذیر، رطوبت را جذب می کنند و از دهیدراته شدن لنز روی چشم در طول زمان می کاهند.

Comafilcon A و لنزهای روزانه (DW) دو هفته ای سلیکون هیدروژن ( که در us وجود دارند)، AVAIRA با enfilcon A از تکنولوژی هایی استفاده کرده اند که ماده لنز را ذاتاً رطوبت پذیر می کنند و نیازی به تغییر در سطح لنز نیست.  Airoptix Aqua، Lotrafilcon B  است که پوشش پلاسمایی دارد(plasma-coated)  و عوامل هیدروفیل را به کار گرفته که با سطح لنز باند می شوند و ادعا می شود که در زمان مصرف باعث افزایش راحتی بیمار شده و زاویه تماس اولیه کمتری در مقایسه با لنز اصلی Lotrafilcom B دارد.

رطوبت پذیری می تواند در هر دو شرایط  in-vitro وin-vivo  ارزیابی می شود.

در شرایط آزمایشگاهی in-vitro اندازه گیری های پیشرفته زاویه تماس نشان داد که بین رطوبت پذیری مواد مختلف سیلیکون هیدروژل تفاوت وجود دارد و به طور کلی سیلیکون هیدروژل ها زاویه تماس بزرگتری در مقایسه با لنزهای هیدروژل قدیمی دارند.

به صورت تئوریکی مواد با زاویه تماس کمتر (بنابراین رطوبت پذیری بیشتر) باید راحتی بیشتری در شرایط طبیعی داشته باشند. به هر حال در شرایط کلینیکی تفاوت چندانی از نظر راحتی وابسته به پارامتر زاویه تماس بین محصولات مختلف سلیکون هیدروژل آن طور که پیش بینی می شد، دیده نشد. همچنین رطوبت پذیری سیلیکون هیدروژل در شرایطی که روی چشم قرار دارد همانند لنزهای هیدروژل قدیمی بوده است. این احتمال وجود دارد که اجزای اشک با مواد لنزهای تماسی بعد از اینکه لنز داخل چشم گذاشته شد فعل و انفعالاتی انجام می دهند و باعث می شوند در شرایط in-vivo رطوبت پذیری افزایش یابد. که در بیشتر لنزها و در درجات مختلف اتفاق می افتد. این حقیقت که تنها اندازه گیری زاویه تماس به تنهایی مقدار پیش بینی شده رطوبت پذیری را در شرایط in-vivo به ما نمی دهد، ناشی از این است که بعد از مدت زمانی که از گذاشتن لنز در چشم می گذرد مشخصات سطح هر نوع ماده لنز تماسی نسبت به لحظه اولی که در چشم گذاشته شد تغییر می کند.

نقش سیستم مراقبتی نیز وقتی در مورد رطوبت پذیری لنز تماسی بحث می شود باید در نظر گرفته شود.

سیستم های مراقبتی چند منظوره مدرن از سورفاکتانت های پیچیده مختلفی تشکیل شده که لنز را تمیز و همچنین سطح لنز را مرطوب می کنند. در برخی محلول های جدید مثل Optifree Replenish از ترکیب عوامل مرطوب کننده، جاذب رطوبت و نرم کننده برای افزایش رطوبت پذیری با هدف افزایش راحتی استفاده شده است.

فاکتور دیگر در راحتی با لنز تماسی، فعل و انفعالات ماده لنز با پلک  فوقانی است.

اینکه لنز تماسی چه مقدار در برابر اصطکاک مقاومت می کند، بستگی به نرمی ماده آن دارد. می توان اینگونه مطرح کرد که مقدار تحمل اصطکاک در اثر حرکت پلک روی سطح لنز، با هر بار پلک زدن چقدر است مخصوصاً اگر لایه اشکی در pre-lens کافی نباشد. لنزهایی که ضریب اصطکاک کمتر و نرمی بیشتری دارند، باعث می شوند اشک ریزش کمتری در اثر پلک فوقانی در پلک زدن ایجاد شود که باعث احساس روانی و نرمی می شود.

شکل 3 ضریب اصطکاک به دست آمده را در بیشتر لنزهای سیلیکون هیدروژل نشان می دهد.

اضافه شدن عوامل مرطوب کننده داخلی نقش مهمی در نرمی لنز دارد. لنز Senofilcon A ضریب اصطکاک خیلی پایینی حدوداً هم اندازه قرنیه انسان دارد.

محافظت در برابر  UV :

لنزهای تماسی با بلوک کردن اشعه ماوراء بنفش از بافت چشم در برابر اثرات مخرب اشعه UV محافظت می کند. بخصوص لنزهای نرم با UV Blocker از چشمها در برابر اشعه های غیرمستقیم و محیطی UV حفاظت می کنند.

سیلیکون هیدروژل های کمی وجود دارند که عامل بلوک کننده اشعه ماوراء بنفش را درماده خودآمیخته اند. ماده سلیکون هیدروژل لنزهای جانسون اند جانسون یک نمونه منحصر به فردی است که آمیخته با class1 UV Blocker است.

Narafilcon A , Senofilcon A , Galyfilcon A با تست های استاندارد بلوک کردن تست شدند و Galifilcon A, Senofilcon A با بلوک کردن UV-B 99% , UV – A 90% اولین ماده های لنزهای تماسی شناخته شدند که به پذیرش جهانی World Council of Optometry در محافظت از UV دست یافتند.

 

           

اپتومتریست فرشاد عسگری زاده و اپتومتریست  فاطمه السادات عقیلی

فارغ التحصیل دانشگاه علوم پزشکی شهید بهشتی