Биологическое обоснование технологии контактных линз с высокогидрофильной поверхностью.

22 Декабря 2021
Джессика Мэтью, OD, PhD, FAAO

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 линз1,2. 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.

Рисунок 1. Принцип технологии высокогидрофильной поверхности: наружный слой линзы с высоким влагосодержанием (большие ячейки) и сердцевина линзы с низким влагосодержанием (маленькие ячейки).

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.

Рисунок 2 a и b. Флуоресцентная микроскопия (a) и количественный анализ поврежденных клеток на мм2 после 1000 циклов скольжения (каждый тип материала линз был протестирован трижды) (b). (b) Пунктирная линия показывает средний результат трех экспериментов. Черными стрелками отмечены эксперименты, соответствующие изображениям флуоресцентной микроскопии (а).

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 процессе1, 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.

Рисунок 3. Зависимость количества поврежденных клеток на квадратный миллиметр контактной площади от количества циклов скольжения (возвратно-поступательных движений).

Выводы

Контактные линзы с высокогидрофильной поверхностью (DAILIES Total1 и PRECISION1), имеющей большой размер ячеек в структуре полимера и обеспечивающей высокое содержание влаги в наружном слое, позволяют уменьшить контактное давление и коэффициент трения и, таким образом, способствуют снижению напряжения сдвига при взаимодействии с тканями глаза. Благодаря снижению напряжения сдвига, уменьшается повреждение эпителиальных клеток, что обеспечивает более комфортное ношение контактных линз1.
Изображения использованы с разрешения Грега Сойера, Phd, Университет Флориды.
RU-LSX-2100002 OOO «Алкон Фармацевтика», 125315, г. Москва, пр. Ленинградский, д. 72, корп. 3Тел.: +7 (495) 775-68-69; +7 (495) 961-13-33. Факс: +7 (495) 961-13-39
ИНФОРМАЦИЯ ПРЕДНАЗНАЧЕНА ДЛЯ МЕДИЦИНСКИХ И ФАРМАЦЕВТИЧЕСКИХ РАБОТНИКОВ

Материалы Клуба PROфессионалов предназначены только для медицинских работников. Если вы являетесь медицинским работником, то для регистрации вам необходимо перейти в личный кабинет и заполнить данные о специалисте

Материалы Клуба PROфессионалов предназначены только для медицинских работников.
Для получения доступа — авторизуйтесь.

Войти
Зарегистрироваться
Соединение с интернетом отсутствует

Задайте вопрос чат-боту
в удобном для вас мессенджере: