Биологическое обоснование технологии контактных линз с высокогидрофильной поверхностью.

Технология высокогидрофильной поверхности: инновационный двухфазный дизайн

Наличие контактной линзы на поверхности глаза нарушает структуру слезной пленки и нормальное взаимодействие роговицы и век. В результате этого увеличивается трение и давление на глазную поверхность, возникает напряжение сдвига, так как веко должно скользить по контактной линзе, а линза — по поверхности роговицы.1 Считается, что напряжение сдвига со временем может привести к повреждению клеток эпителия, а значит, к дискомфорту при ношении контактных линз^1,2. Чтобы снизить напряжение сдвига, вызываемое линзой, нужно увеличить содержание влаги на ее поверхности. Это позволит сделать ее более гладкой, благодаря чему контактное давление и коэффициент трения уменьшатся¹.

Самые мягкие гели, встречающиеся в природе (например, тело медузы), содержат до 95% воды, гладкая гелеобразная поверхность делает их очень скользкими. Такая структура образуется благодаря наличию в матрице геля «ячеек» большого размера, что позволяет большому количеству молекул воды заполнять эти участки пространства (рис. 1) . Обычные гидрогелевые и силикон-гидрогелевые контактные линзы состоят из гомогенного материала, то есть имеют одинаковое содержание полимера и воды по всей толщине линзы, от центра до поверхности. По сравнению с медузой, в их структуре меньше размер ячеек и, соответственно, невысокое содержание воды — значительно меньше, чем в норме на поверхности глаза (рис. 1)¹. Очевидно, что целесообразно увеличивать содержание воды в материале линз, чтобы он лучше соответствовал характеристикам глазной поверхности; однако успешной реализации этой идеи препятствует другая проблема. Увеличение содержания воды в контактной линзе, как правило, снижает модуль упругости и делает её чрезвычайно хрупкой и неудобной в обращении. Попытка создать традиционную линзу с однородной структурой и 90–95% содержанием воды привела бы к тому, что такая контактная линза имела бы консистенцию медузы. Таким образом, существует определенный предел содержания воды для стандартного однородного материала из-за того, что при увеличении концентрации влаги линза становится слишком мягкой и это затрудняет манипуляции с ней¹.

Возможно ли сделать контактную линзу, идеально соответствующую поверхности глаза и сохраняющую естественное взаимодействие век и роговицы, но при этом удобную в обращении? Специалисты компании Алкон решили эту задачу и создали контактную линзу с технологией высокогидрофильной поверхности. Она имеет двухфазную структуру: гидрофильный наружный слой и стандартный гомогенный силикон-гидрогелевый материал в сердцевине линзы (рис. 1). Благодаря этому уникальному дизайну, поверхность линзы, которая контактирует с веком и роговицей, имеет исключительную увлажненность, обладает высокой смачиваемостью и мягкостью, так же, как и поверхность глаза¹. К Сердцевина линзы за счет силикон-гидрогелевой структуры имеет высокую кислородную проницаемость и модуль упругости, обеспечивающий легкость манипуляций с ней. Поверхность линзы имеет влагосодержание>80% (PRECISION1) или почти 100% (DAILIES Total1), что обеспечивает очень мягкое взаимодействие ее с тканями глаза (за счет низкого модуля упругости на поверхности) и легкость скольжения (за счет низкого коэффициента трения)^{1, 3-5}.

Оценка напряжения сдвига для различных однодневных контактных линз — исследования in vitro

Недавно проведенные в Университете Флориды исследования in vitro показали, что линзы с высокогидрофильной поверхностью демонстрируют меньшее напряжение сдвига и повреждение эпителиальных клеток, чем контактные линзы из обычных материалов. Для измерения напряжения сдвига, возникающего в результате дозированного воздействия в контролируемых условиях (давление, скорость, время, количество циклов) на монослой эпителиальных клеток in vitro использовали биотрибометр. Контактные линзы помещались на специальный зонд с мембранным покрытием, затем запускался процесс скольжения зонда с линзой по слою эпителиальных клеток в течение 1000 циклов под действием силы, имитирующей давление век в реальных условиях. С помощью данного метода моделировалось скольжение контактной линзы относительно века и роговицы во время моргания с учетом стандартного давления век.1, 2 В исследовании участвовали линзы с технологией высокогидрофильной поверхности из материалов Делефилкон, А (DAILIES Total1) и Верофилкон, А (PRECISION1) и линзы из гомогенных материалов: Сомофилкон A (Clariti ^ 1 Day), Стенфилкон A (MyDay ^), Этафилкон A (1-Day Acuvue ^ Moist). После проведения эксперимента клетки окрашивали йодидом пропидия*, затем проводили флуоресцентную микроскопию для визуализации клеток в состоянии апоптоза и их количественной оценки. Материал каждой линзы был испытан трижды¹.

Флуоресцентная микроскопия показала, что контактные линзы с высокогидрофильной поверхностью (DAILIES Total1 и PRECISION1) демонстрировали значительно меньшее повреждение эпителиальных клеток, по сравнению с другими протестированными линзами (p <0,001) (рис. 2). При скольжении линз из Делефилкона, А и Верофилкона, А количество поврежденных клеток было фактически таким же, как и при отсутствии скольжения (фоновый нормальный обмен клеток) и составляло 7 ± 4 клеток / мм2 после 1000 циклов. По результатам эксперимента также можно сделать вывод, что эффект высокогидрофильной поверхности в этих линзах сохраняется с течением времени, что обеспечивает более длительную защиту эпителиальных клеток, по сравнению с линзами гомогенной структуры.

Количественный анализ поврежденных клеток (число поврежденных клеток/мм2) проводили при 0, 10, 100 и 1000 циклах возвратно-поступательного скольжения¹. Для всех линз наблюдалось систематическое увеличение количества поврежденных клеток пропорционально числу циклов скольжения, что позволяет сделать вывод о роли хронического стресса в этом процессе^{1, 2}. В целом, более быстрое и обширное повреждение эпителия наблюдалось в эксперименте с линзами из гомогенного материала, по сравнению с линзами с высокогидрофильной поверхностью (рис. 3)¹.

Выводы