Как делают контактные линзы — рассказ производителя

В этой статье мы расскажем вам:

• История контактных линз: от Леонардо Да Винчи до наших дней
• Чего ждут от линз современные пользователи и специалисты
• Материалы современных линз и их показатели
• Способы производства мягких контактных линз
• Последние достижения в производстве контактных линз: двухфазная полимеризация и плазменное окисление
• Будущее контактной коррекции: линзы вместо компьютера

Первые контактные линзы делали из стекла. Жесткий материал настолько раздражал глаза, что носить такие линзы нельзя было больше 1-2 часов. По мере развития технологий средства контактной коррекции зрения сильно изменились: улучшился дизайн, материалы, параметры. Современные линзы не нарушают периферическое зрение, их удобно носить во время занятий спортом или работы за компьютером.

В этой статье мы расскажем, как линзы менялись с течением времени и какие открытия ждет человечество в области контактной коррекции в ближайшем будущем.

История контактных линз: от Леонардо Да Винчи до наших дней

Прототипом современных контактных линз стал оптический прибор Леонардо Да Винчи. Он имел вид заполненной водой сферической линзы. Оказалось, что сфера, как и глаз человека, преломляет световые лучи — это открытие и стало принципом контактной коррекции.

Первые линзы в конце XIX века изготавливали из выдувного стекла. Они были массивными, и носить их можно было только со смазкой с использованием местного анестетика из листьев коки.

В 1960 году появились мягкие линзы из полимера. Затем начали использовать гидрогель, со временем добавили в состав силикон. Наконец, разработка недавнего времени — линзы из гипергеля⁵³. Как развивалась контактная коррекция, можно подробнее почитать в истории создания контактных линз.

Чего ждут от линз современные пользователи и специалисты

Люди хотят, чтобы линзы были удобными, не ощущались в глазу даже при длительном ношении, не вызывали дискомфорта и не искажали изображение. Чтобы этого достичь, производители работают над следующими параметрами:

• Увеличение влагосодержания и кислородной проницаемости. Роговице, как и всем другим органам, необходим кислород. Но линза плотно прилегает к поверхности глаза — а значит, становится своего рода барьером для воздуха. Чтобы подсчитать, сколько кислорода может поступить сквозь линзу, используют специальный параметр — кислородная проницаемость.

С кислородной проницаемостью тесно связан другой показатель — влагосодержание. Чтобы линза пропускала кислород и не пересыхала во время ношения, она должна содержать воду. В некоторых линзах, например гидрогелевых, чем больше влаги, тем больше кислорода они пропускают.

Кислородную проницаемость обозначают как Dk/t, где D обозначает скорость перемещения молекулы кислорода внутри материала, k — количество кислорода, который может раствориться в материале, t — толщина линзы.

В идеальных условиях кислородная проницаемость должна быть такой, чтобы глаз в линзе получал такое же количество кислорода, как и без линзы. Чем выше параметр, тем лучше для глаз. Для дневного ношения оптимальным считается значение не менее 35 Dk/t, для непрерывного ношения — не менее 125 Dk/t.

• Снижение модуля упругости. Модуль упругости показывает, насколько линза держит форму. Этот показатель зависит от материала, из которого изготовлена линза, и может составлять от 0,3 МПа до 1,5 МПа (МПа — мегапаскаль). Значения модуля упругости указывают в описании товара.

При высоком модуле упругости линза отлично держит форму, с ней легко обращаться, но она чувствуется в глазу и даже может вызвать повреждения роговицы. При низких значениях комфорт ношения выше, но такую линзу сложно надевать: она плохо держит форму и может выворачиваться.

Оптимальные значения — модуль упругости 0,5 — 0,7 МПа. Такие линзы достаточно мягкие, чтобы не «царапать» роговицу, и достаточно упругие, чтобы держать форму.

У линз Bausch+Lomb ULTRA^®107 модуль упругости составляет 0,69 МПа. 

• Повышение смачиваемости. При хорошей смачиваемости поверхность линзы «дружит» с влагой, встраивается в слезную пленку, на ней меньше накапливаются липидные и белковые отложения, которые содержатся в слезной жидкости.
• Разработка специальной геометрии края линзы. Комфортное ношение обеспечивают острый или закругленный край. Закругленный способствует проникновению слезной пленки под линзу, не затрудняет кровоток в сосудах. Острый край обеспечивает плавный переход от поверхности глаз к поверхности линзы и мягкое скольжение века при моргании.

Универсального края не существует: только специалист может определить, какие линзы подойдут пациенту. Травматизация каким бы то ни было краем возможна только при неправильном подборе и неправильной оценке посадки.

• Улучшение гладкости поверхности линзы. Чем линза более гладкая, тем она меньше чувствуется в глазу.

Материалы современных линз и их показатели

Сегодня производят гидрогелевые, силикон-гидрогелевые контактные линзы, а также линзы из гипергеля⁵³.  

Каждый материал для линз имеет свои преимущества. Гидрогелевые линзы обладают высоким влагосодержанием. Силикон-гидрогелевые обеспечивают более высокое поступление кислорода — а значит, носить их можно дольше. Поэтому линзы плановой замены в основном производятся из силикон-гидрогеля.

Гипергель — это инновационный материал. Линзы из гипергеля Biotrue^® ONEday⁵¹ эластичные и комфортные, при этом уровень содержания влаги у них равен 78% — такой же, как у роговицы глаза.⁵² Также линзы из гипергеля имеют высокую кислородную проницаемость: их Dk/t составляет 42 единицы — это рекорд среди линз без силикона, но при этом не только ежедневной замены*. Такие параметры обеспечивают максимальное увлажнение линз и комфорт даже после 16 часов ношения⁵⁴.

Способы производства мягких контактных линз

Существует 4 способа производства мягких контактных линз. Каждый способ позволяет изготовить линзы определенного дизайна с заданными характеристиками.

1. Токарная обработка, или точение (lathe cut). Линзу изготавливают на специальном токарном станке. Таким линзам можно задавать любые параметры, поэтому этот способ подходит, когда нужно изготовить линзы под индивидуальные параметры глаза. Методом токарной обработки производят гидрогелевые контактные линзы для ежемесячной замены Soflens^® 59.⁶⁹
2. Центробежное литье, или формование (spin-cast). Жидкий материал наносят на вращающуюся форму — под воздействием центробежных сил материал растекается по внутренней поверхности. Методом формования производят однодневные линзы SofLens^® Daily Disposable.⁵⁵
3. Литье в форме (cast mold). Используют две формы: переднюю и заднюю. В переднюю заливают полимер и закрывают задней камерой. Так получаются самые тонкие линзы, которые не ощущаются в глазах и дают четкое изображение и высокую остроту зрения — такие как силикон-гидрогелевые контактные линзы ежемесячной замены PureVision^®59 и однодневные линзы Biotrue^® ONEday.⁵¹
4. Комбинированный метод центробежного формования и точения. Переднюю поверхность изготавливают методом центробежного формования, а заднюю — вытачивают на токарном станке. Линзы прочные и эластичные, с гладкой поверхностью и тонким краем. Этим способом получают тонкие и гибкие линзы с гладкой поверхностью, например Optima FW.¹⁰⁸

На завершающем этапе, после контроля, линзы упаковывают во флаконы с физраствором и автоклавируют — стерилизуют путем нагревания.

Последние достижения в производстве контактных линз: двухфазная полимеризация и плазменное окисление

Одна из последних новинок — технология двухфазной полимеризации MoistureSeal^® («запечатанное увлажнение»), которая используется в производстве контактных линз плановой замены Bausch+Lomb ULTRA^®.¹⁰⁷

При этой технологии происходит формирование силиконового каркаса и обработка его гидрофильными полимерами. Увлажняющий компонент — поливинилпирролидон. Силикон внутри конструкции поддерживает форму линзы и обеспечивает транспорт кислорода, а поливинилпирролидон увлажняет поверхность линзы. 

Будущее контактной коррекции: линзы вместо компьютера

Прямо сейчас ученые из разных стран совершают новые открытия в области контактной коррекции зрения. Например, в Сан-Диего создали линзы, которыми можно управлять с помощью движений глаз: дважды моргнул — изображение увеличилось. А компания Samsung запатентовала «умные» контактные линзы со встроенной камерой, датчиками и дисплеем.

Интересно предположить, как технологии будут развиваться дальше. Возможно, в будущем контактные линзы научатся отслеживать состояние здоровья пользователя, как фитнес-трекеры. Другие эксперты предполагают, что появятся модели с автофокусировкой. Форма линзы будет меняться в зависимости от того, куда посмотрел их владелец — вдаль или вблизь. Это значит, пациенты смогут забыть об отдельных очках «для вождения» или «для чтения» — линзы подстроятся под их зрение в разных ситуациях.

Широкие перспективы для развития технологий контактной коррекции появляются и в области коммуникации. Японский футуролог Митио Каку считает, что в будущем интернет окажется внутри контактной линзы («моргнул — и ты в интернете!»). Есть основания предполагать, что с помощью «умных» линз пользователи смогут сканировать лица других людей, мгновенно получая информацию об их имени, дате рождения и даже активности в социальных сетях. Правда, возникает вопрос, насколько этично использовать такие гаджеты: наверняка они станут причиной вмешательства в частную жизнь других людей.

Какие еще линзы создадут производители, покажет время. А пока мы пользуемся существующими достижениями контактной коррекции. Благо их много — можно подобрать подходящие линзы для пациентов с разными проблемами и заболеваниями. 

* Среди мягких контактных лиц, зарегистрированных в России по данным "Контактные линзы. Справочные таблицы". Приложение к №7 журнала Вестник оптометрии 2018. 26 декабря 2017. Несофилкон А, материал Biotrue® ONEday имеет кислородную проницаемость 42 Баррер, самые высокие значения среди гидрогелевых материалов без силикона.