Biomateriály v oftalmologii

Prezentace na téma: "Biomateriály v oftalmologii"— Transkript prezentace:

1 Biomateriály v oftalmologii
Bc. Daniel Javdošňák Katedra fyziky - AFI V Plzni, 2014 LS

2 Přehled Definice oftalmologie Anatomie zraku a jeho korekce
Oční choroby Kontaktní čočky Materiály měkkých kontaktních čoček Keratoprotéza Nitrooční čočky

3 Definice oftalmologie
= oční lékařství Ofthalmos = „oko“ Logos = „slovo“, „myšlenka“, „promluva“ Oftalmologie = „věda o očích“ Vědní obor medicíny, zabývající se: prevencí, diagnostikou, léčbou patologických stavů, jež postihují oko a přídatné oční útvary, jako jsou: bolesti okolo mozku, slzný aparát, oční víčka.

4 Anatomie zraku a jeho korekce
Kontaktní čočka Fakická nitrooční čočka Afakická nitrooční čočka Keratoprotéza

5 Oční choroby Astigmatismus Krátkozrakost (myopie)
Vidění na většinu vzdáleností neostré Chybné zakřivení nebo zdeformování rohovky Korekce – brýlemi s cylindrickými skly nebo torickými čočkami Krátkozrakost (myopie) Vidění na dálku rozmazané Oční bulva je dlouhá Korekce – laser, sférické kontaktní čočky, brýle (rozptylky, „mínus“) Dalekozrakost (hypermetropie) Vidění na blízko rozmazané Oční bulva je zkrácená Korekce – laser, sférické kontaktní čočky, brýle (spojky, „plus“)

6 Oční choroby Presbyopie (vetchozrakost) Šedý zákal (katarakta)
Obvykle po 40. věku Slábnutí zaostřovacího mechanizmu v oku; ztráta akomodace čočky Čočka v oku nabývá na objemu a ztrácí elasticitu Korekce – laser, víceohniskové kontaktní čočky, brýle Šedý zákal (katarakta) Zakalení čočky Léčba – operace – nitrooční čočky

7 Kontaktní čočky Korekční prostředky ležící přímo na rohovce
Typy kontaktních čoček: Tvrdé Dnes PMMA (vynikající optická propustnost; výroba – lisování, obráběním, soustružením) Dříve sklo Tvrdé (propustné pro plyny) Tvrdé nebo polotvrdé materiály Kombinace silikonu a fluoropolymeru RGP („rigid gas permeable“) Měkké (v 60. letech prof. O. Wichterle a Dr. Drahoslav Lím) Hydrogelové - HEMA (vysoká ohebnost a smáčivost, 38 % vody; výroba – odstředivé lití, lisování) Silikon-hydrogelové (vysoká propustnost kyslíku, horší smáčivost a větší tuhost) Kontaktní čočky [1] jsou optické korekční prostředky ležící přímo na rohovce, od které jsou oddáleny jen tenkou vrstvou slzného filmu Slouží především [4] ke korekci optických vad zraku, jako jsou krátkozrakost, dalekozrakost, astigmatizmus apod. Mají také funkci ochrannou při některých očních onemocněních, nebo kosmetickou v případě změny barvy oka při použití barevné kontaktní čočky.

8 Kontaktní čočky Požadavky na materiál kontaktních čoček: Obsah vody
Propustnost pro kyslík (Dk/L) HEMA 8 – 12 barrer Výšebobtnavé hydrogelové čočky 30 – 40 barrer Silikon-hydrogel 60 – 175 barrer Index lomu – snaží se přiblížit rohovce 1.37 Modul pružnosti a elasticita Stabilita čoček v prostředí Smáčivost Kvalita povrchu Sklon k bílkovinným usazeninám Biokompatibilita Obsah vody - závisí na mnoha parametrech např.: pH, toxicita, teplota. Především hydrogely reagují na změnu teploty nebo při vložení do roztoku o jiném pH a osmolaritě. Jsou specifikovány standardy ISO - termogravimetrii a indexem lomu. Propustnost pro kyslík: Nutno připomenou zásobování rohovky kyslíkem; permeabilita (Dk) a transmisibilita (Dk/L) Modul pružnosti, elasticita - důležitá vlastnost, jež popisuje tuhost čočky, pro manipulaci s čočkami, trvanlivost a nošení kontaktních čoček. Stabilita čočky v prostředí - uvádí, zdali se nezmění od výroby parametry čočky nošením (prostředí, proces hydratace a dehydratace, mrkání) Smáčivost - jak je povrch čočky smáčivý, popisuje tendenci tekutiny rozprostřít se na povrchu. Kvalita povrchu - kvalita povrchové úpravy zvyšuje především komfort při nošení

9 Materiály měkkých kontaktních
Hydrofobní: Polyethylenové (PE) Lisované s nízkým stupněm krystalinity -> vysoká transparentnost Silikonové Si - O - Si vazby -> vysoká propustnost O2 a CO2 Neumožňují výměnu slz - > dnes se nepoužívají Hydrofilní – hydrogelové: Řídce zesíťované Vysoké procento vody Propustnost vodorozpustných látek: O2, CO2, ionty, kyselina mléčná, apod. Index lomu: od 1.51 (suchý xerogel) až k 1.38 (výšebobtnavý hydrogel, 70 % vody) 2-Hydroxyethylmetakrylát (HEMA) – 38 % vody, index lomu 1.44 Metakrylátová kyselina (MAA) – zvyšuje obsah vody (55-60 %) Methylmetakrylát (MMA) – snižuje obsah vody, zvyšuje pevnost a tvrdost Vinylpyrrolidon (VP) – zvyšuje obsah vody (65-74 %) i propustnost kyslíku Čočky vyrobené ze silikonové pryže sice podporují dýchací proces povrchu rohovky, ale zato neumožňují výměnu slz, která je nutná pro odvod metabolických zplodin z oka Hydrogely dosáhly v posledních čtyřiceti letech velkého uplatnění v lékařských aplikacích, a to díky jejich permeabilitě pro nízkomolekulární látky, minimální proteinové interakci a malé mechanické iritaci tkání v důsledku měkkosti a kaučukové konzistenci těchto materiálů. Hydrogelové čočky jsou řádově stejně měkké jako tkáň. Index lomu rohovky 1.37

10 Materiály měkkých kontaktních
Výšebobtnavé hydrogelové Vlastnostmi se podobá živé tkáni Vysoký obsah vody (70 %) -> horší mechanické vlastnosti jak HEMA Index lomu 1,37 Silikon-hydrogelové Kombinace hydrogelové a silikonové čočky –> nejmodernější materiál cca. 10x větší propustnost kyslíku jak u HEMA

11 Keratoprotéza = umělá náhrada rohovky
Onemocnění (zakalení) postihující rohovku jsou jednou z hlavních příčin slepoty na celém světě. Centrální optická část -> PMMA Fixační opěrný rámec „skirt“ Druhy: Dohlmanova (Bostonská) – přední a zadní disk z PMMA Pintucciho – skirt DACRON Seoul-Type – skirt (lehčený teflon) e-PTFE nebo PU MIKOF – skirt Titan AlphaCor – PHEMA (optické vlastnosti se mění obsahem vody – 49%) KeraKlear – ?? vyrobena z patentovaného akrylátového kopolymeru

12 Keratoprotéza Shrnutí:

13 Nitrooční čočky Fakická – doplňuje stávající čočku
Afakická – místo původní čočky postižené šedým zákalem Vyráběny z akrylátů měkký (HEMA) / tvrdý (PMMA) a silikonu UV filtr 200 – 400 nm

14 Nitrooční čočky Akrylát Silikon Collamer® Materiály nitroočních čoček:
tvrdý (PMMA), měkký hydrofilní (HEMA) index 1.47, Měkký hydrofobní - index 1.44 – 1.45 Silikon foldovatelné čočky (aplikace pomocí injektoru) Index 1.41 – 1.47 Collamer® Směs kolagenů, UV absorbujících chromoforů a HEMA Hydrofilní povrch, obsah vody 40 %, index 1.44 výborné biokompaktibílní vlastnosti

15 Nitrooční čočky Expandibilní materiály Memory Lens Fotosenzitivní IOL
Materiály nitroočních čoček: Expandibilní materiály Polymer Acrifil CQ (HEMA, MMA, VP) Obsah vody 73.5%, index 1.4 Po vložení do oka čočka hydratuje a nabývá objemu Memory Lens Uskladňována při 8°C a po vložení do oka se rozevírá 59% HEMA, 16% MMA, 4% 4-metakryloxy 2-hydroxy benzofen Fotosenzitivní IOL fotoaktivní silikon ozářením UV 356 nm - > polymerizace fotosenzitivních molekul Fotosenzitivní IOL - Ozářením UV o vlnové délce 356 nm dojde ke změně zakřivení, které způsobí požadovanou pooperační změnu optických vlastností. Vlivem ozáření dochází k polymerizaci fotosenzitivních molekul, čímž vznikne koncentrační gradient mezi osvícenou a neosvícenou částí a fotosenzitivní molekuly migrují. Dochází tak k nabobtnání středové části a tím i k zvýšení optické mohutnosti

16 Děkuji za pozornost Podklady a zdroje jsou uvedeny v semestrální práci.