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帶了這么久的隱形眼鏡,終于知道它是...

來(lái)源:知乎高分子課堂   winningman   2016-03-30
導(dǎo)讀:很多人都佩戴過(guò)隱形眼鏡,學(xué)名叫做角膜接觸鏡。薄薄的一層膜片,既清晰又美觀,已經(jīng)成為很多愛(ài)美人士的必備用品。但是很少有人知道隱形眼鏡到底是個(gè)什么東西,今天就來(lái)簡(jiǎn)要介紹一下。

隱形眼鏡:高分子科學(xué)家獻(xiàn)給世界的禮物

角膜接觸鏡在 19 世紀(jì)就已經(jīng)出現(xiàn),開(kāi)始的形式是質(zhì)地較硬的硬鏡。最初是由玻璃制作,佩戴起來(lái)非常不舒適,戴幾個(gè)小時(shí)就得摘下來(lái),到了 20 世紀(jì)三四十年代,高分子學(xué)科已經(jīng)初步建立,市面上已經(jīng)開(kāi)始出現(xiàn)各種結(jié)構(gòu)的高分子材料。其中,PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)由于表面光滑度高、抗沉淀性強(qiáng)、透光性能好等優(yōu)異性能成為了接觸鏡的首選基材。但整體來(lái)講,硬鏡戴起來(lái)還是很難受,并且透氧氣性差,所以硬鏡沒(méi)有得到大范圍的使用。

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(開(kāi)個(gè)腦洞:帶上硬鏡的眼睛是這個(gè)樣子的?)

而到了上世紀(jì) 50 年代,軟鏡的出現(xiàn),才革命性地改變了這一局面。捷克斯洛伐克高分子科學(xué)家 Otto Wichterle 對(duì)此有著不可磨滅的貢獻(xiàn)。Wichterle 當(dāng)時(shí)在國(guó)家科學(xué)院的高分子化學(xué)所研究一種新型的聚合物——PHEMA(聚羥乙基甲基丙烯酸酯),后來(lái)慢慢意識(shí)到這種聚合物很有希望開(kāi)發(fā)成軟式接觸鏡。但是由于上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)并不支持此項(xiàng)工作,Wichterle 不得不將自己的研究地點(diǎn)搬到了自己家中,并最終取得了初步成功。美國(guó)某知名眼睛保健公司在此基礎(chǔ)上改進(jìn)了制作工藝并在 1971 年取得了 PHEMA 軟鏡的 FDA 許可證書(shū)。由于舒適度大幅提高,軟鏡開(kāi)始流行。

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軟式接觸鏡的材質(zhì):五花八門(mén)

目前為止,可用于制成軟鏡的高分子材料種類(lèi)已經(jīng)變得豐富起來(lái)。這要求所使用的高分子具有如下特點(diǎn):

  • 透明度高

  • 足夠的透氧性(軟鏡里最重要的指標(biāo)之一)、離子滲透性、透水性

  • 和人類(lèi)角膜類(lèi)似的折射率(1.37 左右)

  • 尺寸穩(wěn)定性高

  • 與眼部環(huán)境兼容

基于這些要求,現(xiàn)在的軟鏡基本做成水凝膠的形式。這里的水凝膠,是一種高分子鏈的三維交聯(lián)網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò)中間填充了大量的水分。原理上水分越多,透氧性越強(qiáng)。

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在化學(xué)原理上,該類(lèi)水凝膠的合成是利用自由基聚合將 HEMA 等單官能度單體與多官能度單體共聚。

雖然 PHEMA 是最早也是目前最成功、市場(chǎng)占有率最高的軟鏡材料,但它的透氧性并不是非常理想。改進(jìn)方式就是共聚其他親水單體,如 NVP(N- 乙烯基吡咯烷酮)、AM(丙烯酰胺)等,以提高整體的含水量與透氧性。

但是,利用增加含水量來(lái)增加透氧性的方法是有瓶頸的,它的透氧性極限值只能滿(mǎn)足日帶需求,對(duì)于更長(zhǎng)時(shí)間的佩戴,則需要全新的軟鏡材料,比如現(xiàn)在有部分軟鏡采用的有機(jī)硅高分子,如 PDMS(聚二甲基硅氧烷)。但是正所謂魚(yú)和熊掌不可兼得,這類(lèi)聚合物雖然本身透氧性強(qiáng),但是卻是疏水的,一般也要共聚親水單體或者表面進(jìn)行親水處理??傮w來(lái)講,這類(lèi)軟鏡使用廣泛程度依舊不如 PHEMA 類(lèi)。

下圖是提到的單體與聚合物結(jié)構(gòu)。(注:為書(shū)寫(xiě)方便,不考慮聚合物的交聯(lián)結(jié)構(gòu),聚合物按相應(yīng)的線(xiàn)型結(jié)構(gòu)。)

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隱形眼鏡護(hù)理液里都有啥?

護(hù)理液里,95% 以上的含量都是——水!而另外那 5% 大約包含了眾多成分。

最主要的:殺菌劑。有的殺菌劑采用雙氧水(過(guò)氧化氫)。但是考慮到雙氧水本身對(duì)眼睛具有刺激性,眼鏡商在配套設(shè)施中提供了含有鉑、鈀、銀等金屬的器具,可在殺菌過(guò)程結(jié)束后清除雙氧水。化學(xué)原理就是高中學(xué)過(guò)的:雙氧水在某些金屬催化下分解成水和氧氣。

有的殺菌劑是采用了一些聚胍或聚季銨鹽類(lèi)高分子。這類(lèi)高分子中的單體結(jié)構(gòu)發(fā)揮著殺菌的作用,而高分子特殊的存在形式又使其不會(huì)輕易進(jìn)入眼中。

清潔劑:磷酸鹽類(lèi)\嵌段共聚物類(lèi)表面活性劑,主要是清除沉積在鏡片上的蛋白質(zhì)。

保濕劑:如纖維素\丙二醇\聚乙烯基吡咯烷酮

pH 調(diào)節(jié)劑:主要是無(wú)機(jī)鹽類(lèi),維持護(hù)理液一定的 pH。

看完了這些,真是要好好感謝高分子科學(xué)家,是他們,讓我們的雙眼更加美麗!


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