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一、常见的软镜材料
从接触镜的发展历程中，可以看到，镜片材料的发展体现了研究者们不断追求完美镜片的心愿。镜片材料从最早的玻璃，到后来的塑料(PMMA)，再到HEMA和非HEMA软镜材料，直到今天的RGP和硅水凝胶材料，镜片材料的舒适性、透氧性、安全性等指标都不断改善。
软镜是目前最普及的接触镜，这类镜片由柔软吸水的塑胶聚合物材料制成。软镜材料又称水凝胶(hydrogel)，“hydrogel”意为“吸水”，能在一定的压力、温度和pH下吸收一定的水分达到饱和，表现出柔软、亲水和透氧的特性。最早的软镜是由HEMA材料制成，含水量为30%，由于当时的镜片存在很多不足，无法舒适配戴。经过许多年发展和改进后，于1971年才获得美国食品药物管理局(FDA)的批准，至今，软镜新产品层出不穷。
二、接触镜材料的一般性质
根据现有的接触镜材料特性，它们都具有某些优点和缺点，有关接触镜的一些特征参数及意义，介绍如下。
1.透明度
透明度是指物质的清晰度，它是物质的化学、纯度和水合作用以及其他因素的综合体现。没有一种物质是完全透明的，当光通过这种物质时，总有一些被反射、吸收和/或散射。
通常运用特定波长的光线通过某种物质样本的透过率之百分比来表示该物质的透明度，该值在大部分无着色接触镜材料中为92%~98%。
2.硬度和韧度
接触镜材料的硬度是一重要的质量指标，它反映了镜片的耐用性能。通常，硬度这一属性对硬镜材料来说，其关系比与软镜材料更密切。
韧度反映材料的柔韧程度，在选择接触镜材料时，它也是一个重要因素。用柔软有韧性的材料制作的镜片通常在初始配戴阶段就感觉良好，但因为它们容易紧贴角膜，并与角膜形状相吻合，不能矫正角膜散光，在这种情况下，角膜散光的度数传递给了接触镜，导致戴镜后仍存在残余散光。
3.抗张强度
抗张强度是表示材料在被牵拉断裂之前，它所能承受的最大拉力值，与抗张强度关系密切的材料性能是断裂点的伸长百分比，它表示材料样品在断裂之前能被拉伸的程度。
抗张强度高的材料具有良好的耐久性，因为它们能耐受在接触镜操作过程中所受到的力(例如清洗、揉搓、戴入)而不会破裂。
4.弹性模量
弹性模量表示材料在承受压力时保持形态不变的能力，为一常数。弹性模量低的材料对压力抵抗能力小，而弹性模量高的材料则能更好地抵抗压力，保持原形态，因而可能提供更好的视力效果。
5.相对密度
相对密度是在一定温度下的空气中，相同体积的材料与水的质量之比率(水的相对密度为1.0)。当注意接触镜的质量或体积时，材料的相对密度在临床上变得重要，例如，涉及高度数正透镜或复合透镜的设计时。
6.折射率
一种透镜材料的折射率是光通过空气中的速率与光通过该材料中的速率之比率。材料的折射率越高，使入射光线发生折射的能力越强。软镜材料(亲水性)的折射率与含水量有关。通常含水量越高，折射率越低。
7.湿润性
(1)表面张力
液体在固体的湿润程度是由于两者之间所产生的分子作用而引起的，这些力能保持固体和液体之间分子的紧密连接。固体有较强的吸附力，液体次之，气体更次之。表面的分子携带一种潜在的能量，在必要的时候抵抗物质表面向下的力，称为固体或液体的表面张力。
水比其他液体有较高的表面张力，当液体和固体接触时，由于两种物质间的吸附和粘附力，液体表面呈现出一新的低的表面能量，称为界面张力。液体对固体的粘附越大，界面的张力越小，所以湿润性取决于液体的表面张力、固体的表面能量和两种物质间的界面张力。为了增加表面的湿润性必须降低液体的表面张力、增加固体的表面能量，这些力的合成决定了是完全湿润、或半湿润、或不湿润。
(2)湿润角
材料的湿润性可通过滴在待测材料表面的一滴水、生理盐水或泪液所形成的接触角(也称湿润角)来说明。
接触镜表面的湿润性越大，所形成的泪膜越均匀稳定。均匀稳定的泪膜是配戴舒适、视力理想和防止沉淀物形成所必需的条件。
提高镜片的湿润性是保持镜片舒适度的前提，可以通过以下三种方法提高材料湿润性：①减少液体表面的张力；②减少液体和固体材料界面之间的张力；③增加固体表面的张力。
8.吸水性
吸水性为接触镜材料吸收水分和肿胀的能力，该特性取决于亲水功能基团和疏水功能基团的比率、这些基团的性质和交叉连接的量，对于相同厚度的水凝胶接触镜，镜片的含水量越多，透过镜片到达角膜的氧气就越多。
三、材料1.含水量(软镜)
软镜材料由含有许多亲水化学基团的聚合物构成，这些基团能与水分子反应或吸附水分，使材料具有一定的吸水性，软镜的含水量一般在30%~80%之间。
水凝胶材料通常为交叉链聚合物，在水合前，同硬镜聚合物相似，较硬和脆，将其浸泡到水中后，干态的聚合物吸附水分子，所吸的含水量取决于配方的亲水成分，在水合过程中，聚合物变成柔软状态。
软镜的含水量用百分比来表达：
含水量=(镜片中的水质量/镜片的总质量)×100%。
软镜常规分成两类：低含水量(含水量＜50%)和高含水量(含水量＞50%)。水是氧通过软镜材料的载体，氧分子溶解到水中后，经镜片传递到角膜，所以亲水材料是透氧的，氧的通透性与含水量成正比。
2.离子电荷
接触镜材料可带有电荷，或也可称为电中性，影响与溶液的相容性和沉淀物形成等。
带电荷的物质称为离子性材料，这是因为材料的成分中存在带电荷的化学基团。多数情况下，所带电荷以负电荷占多数，负离子电荷的存在使材料更具活性，尤其处于酸性溶液中时，这种性质会导致镜片尺寸改变甚至降解。
离子电荷也更易使沉淀物在材料上形成。大多数沉淀物是来自泪液的带正电荷物质，它们被吸引到镜片材料表面的负电荷上。
电中性的物质称作是非离子性的，这些物质惰性越大，与泪液成分的反应性就越小，因而对沉淀物形成就具有抵抗性。
3.透气性
为确保角膜健康，镜片必须不会阻碍氧从空气到角膜的传递，且不会阻碍二氧化碳从角膜到大气的传递过程。
(1)透氧性
材料的透氧性等于材料的弥散系数D(cm2/s)和溶解系数k(在760 mmHg,O°C时，以cm-3为单位)的乘积，即Dk。
Dk值用标准单位表示。实际测量条件可以不同，但结果应转换成标准Dk单位。
通透性是指一种物质能通过某种膜或其他物质的程度。弥散是指分子通过某种物质时从高浓度区向低浓度区的运动过程。
通透性是由物质分子组成的内在功能所决定的，此外，它还受外部因素的影响，如浓度、温度、压力、屏障因素等。
氧要通过某些接触镜材料，它的分子必须先溶解于这种材料中，然后再通过这种材料。由于泪泵在软镜中的作用很小，这时氧通透性就特别重要，大部分到达角膜的氧必须通过镜片材料传递，材料的透氧性与含水量直接有关。
(2)氧传导性
氧通过一定厚度特定镜片的实际速率称为氧的传导性，用Dk/L来表示。
材料的Dk值除以镜片的厚度(用L来表示)来计算某一接触镜片的氧传导性。镜片厚度的单位为cm,因此，必须注意把镜片厚度(常常用mm表示)转化成以cm为单位的值。计算负镜片Dk/L时通常用-3.00 D镜片的中心厚度，人们习惯于将-3.00 D作为负镜片系列屈光力的中间值。
镜片厚度用L来表示，也可用t表示，如Dk/t,切记，大部分印刷品标明的Dk/L值只代表-3.00 D的镜片。
镜片的Dk/L不仅与材料Dk有关，而且受厚度的影响。
镜片厚度增大，氧传导性降低。相同材料的正镜片(中心部分为最厚)的氧传导性比负镜片(中心部分为最薄)的氧传导性低。
虽然含水量较高的镜片有较高的Dk值，但由于以下的原因，它们却比含水量较低的镜片做得厚些：
1)制成薄镜时，镜片干燥、脱水更快，导致角膜干燥，出现角膜点状染色；
2)高含水镜片制成薄镜时易损坏。
(3)等效氧性能(EOP)
氧通透性和氧传导性都是在实验室或离体条件下测得的物理度量。等效氧性能(EOP)测量是一种活体评价氧传导的方法，即评价透镜在活体眼上的实际透氧性。
角膜平均摄氧率每小时为3.5~7.0μL O2/cm2。当角膜达不到上述氧水平时，就会出现角膜缺氧，缺氧将导致“角膜氧饥渴”。
将装有一片氧饱和薄膜的传感器放在角膜表面，可测定摄氧率。当氧从薄膜释放到角膜时，根据传感器电流就可测出被耗的氧量。
角膜能从大气中获得的最大氧量是大气体积的21%，或海平面的氧分压:20.66 kPa(155 mmHg)。因此，理想的接触镜应在角膜表面维持21%的等效氧。
如果镜片的等效氧性能(EOP)为21%，它对氧就是完全通透的，因为这是大气中氧的最大百分比。这种镜片允许100%的大气氧到达角膜，EOP为10.5%的镜片就只允许一半大气氧到达角膜。
EOP不是物理常数，也不是材料的通透系数，它是一种与材料Dk值和透镜设计有关的生理度量，但不能直接转化为材料的Dk,Dk/L或氧通量。的特殊性质
思考题
1.最早提出接触镜设想的人是谁？软镜的发明人是谁？
2.如何考虑软镜材料的离子性和含水量？
3. Dk和Dk/t之间的区别是什么？共同点是什么？
4.近视眼配戴接触镜，调节和辐辏需求各有什么变化？放大率又有什么变化？
5.从光学上来看，接触镜属于厚透镜还是薄透镜？
6. PMMA材料的主要缺点是什么？
7.如果保持镜片基弧不变，应如何改变直径来改变矢高？
8.为什么确定接触镜片后顶点屈光力时要考虑顶点距离效应？
9.泪膜各层的主要来源和功能是什么？
10.组织学角膜自外向内分层依次是什么？ |
