肖文柯，荊雨陽，周敏，田耘小，茅云

（1.金陵科技學(xué)院材料工程學(xué)院，江蘇 南京 211169；2.合肥學(xué)院能源材料與化工學(xué)院，安徽 合肥 230601；3.南京市視光材料與技術(shù)重點實驗室，江蘇 南京 211169）

1 水凝膠隱形眼鏡材料概述

1.1 水凝膠隱形眼鏡材料的分類

（1）聚甲基丙烯酸羥乙酯水凝膠(PHEMA)。PHEMA(即聚甲基丙烯酸羥乙酯)具有優(yōu)異的溶膠-凝膠性能，被廣泛利用。HEMA在正常條件下是無色透明液體，分子式是C6H10O3，熔點和沸點分別為-12℃、95℃。20世紀30年代由DUPONT公司研究人員成功合成。20世紀60年代，捷克的化學(xué)家Wichterle等人通過自由基聚合法率先合成出PHEMA(即聚甲基丙烯酸羥乙酯)水凝膠。1960年他和另一位科學(xué)家Lim首次提出用PHEMA(即聚甲基丙烯酸羥乙酯)水凝膠制備隱形眼鏡。

（2）硅水凝膠。由于硅材料具有良好的力學(xué)性能、生物相容性和出色的鏈柔韌性和較大體積的硅氧基團，而且氧氣在有機硅材料中具有較大的擴散系數(shù)，使在高透氧隱形眼鏡的開發(fā)與研究領(lǐng)域，有機硅材料十分普遍。由于純有機硅材料含水率為零，所制備的隱形眼鏡鏡片由于其疏水性容易附著在眼角膜上，消費者佩戴感覺較差。因此，希望將硅膠材料所具有的優(yōu)異的透氧性能和常規(guī)水凝膠材料優(yōu)良的親水性結(jié)合，提出了富含水的硅膠這一概念，即硅水凝膠。

（3）氟硅水凝膠。氟硅水凝膠不僅具有硅氧烷基團，還具有氟化基團。其含有的硅氧烷組分帶給水凝膠優(yōu)異的透氧性能和機械強度，并且含氟組分使得氧氣在水凝膠中的溶解度大大提高，這一結(jié)構(gòu)為了保持高的透氧性能，而且也解決了有機硅材料缺乏親脂性的問題。

1.2 水凝膠隱形眼鏡材料的性能要求

（1）透光性。為了使隱形眼鏡達到佩戴后眼部視線清晰的要求，用于制備隱形眼鏡的材料應(yīng)當具有良好的透光均勻性以及較好的透光率，即要求具有良好的光學(xué)性能。若水凝膠被用于制備隱形眼鏡，則要求保持透光率和分辨率，確保隱形眼鏡材料的形狀和表面連續(xù)性從未水合狀態(tài)到水合狀態(tài)轉(zhuǎn)變過程中保持不變，即不發(fā)生扭曲。（2）折射率。折射率也是隱形眼鏡材料的一個十分重要的光學(xué)性質(zhì)，水凝膠角隱形眼鏡的折射率不僅與該材料本身的材質(zhì)有關(guān)，還與含水量(即材料與水的結(jié)合能力)有關(guān)。較薄的隱形眼鏡鏡片需要用折射率高的材料制作，這樣可以減少眼部由于佩戴鏡片產(chǎn)生的異物感，從而提髙佩戴鏡片的舒適感。（3）化學(xué)穩(wěn)定性。作為一種眼部醫(yī)療器械，隱形眼鏡必須具有穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)、優(yōu)良的耐用性和較小的單體殘留量等優(yōu)點。（4）生物相容性。生物相容性指的是人體在佩戴隱形眼鏡過程中，人眼對其材料無排異現(xiàn)象且持續(xù)維持有效作用的能力。（5）透氣性。作為矯正屈光不正的一種眼部醫(yī)療器械，隱形眼鏡材料本身良好的透氧性能對于保護眼睛的健康至關(guān)重要。（6）表面潤濕性。表面潤濕性好的鏡片具有均勻穩(wěn)定的淚液膜，該鏡片可以抵抗蛋白以及脂質(zhì)沉積，具有良好的視敏度，有很好的佩戴感。（7）機械性能。要求隱形眼鏡材料在使用過程中能夠保持其物理尺寸，能夠抵抗在使用過程中及其他情況下一定程度的變形與磨損，還維持其舒適度。

2 隱形眼鏡的制備方法及表面改性

2.1 隱形眼鏡的制備方法

（1）旋轉(zhuǎn)澆鑄法?；旌蠁误w、引發(fā)劑和交聯(lián)劑，將得到的混合液注入鑄模中，隨后旋轉(zhuǎn)鑄模，與此同時，采用加熱或者紫外光輻射的方法，聚合單體成型。（2）切削研磨法?；旌蠁误w、引發(fā)劑和交聯(lián)劑等物質(zhì)，將得到的混合液注入玻璃管中，通過本體聚合法，得到干燥的條狀聚合物，隨后將該聚合物制成小小的塊狀，進行切削研磨成型。并采用拋光的方法清除殘留的印記、劃痕等，改善其光學(xué)性能，平滑其邊緣。所得成品被放入生理鹽水中，慢慢膨脹直至處于平衡狀態(tài)。（3）直接模壓成型法。將單體和適量的引發(fā)劑混合，混合液注入一次性塑料模具中，實施熱聚合或在紫外光輻射的條件下直接聚合成型。由于這種方法制得的隱形眼鏡是很干燥的，故要將其放入生理鹽水中，使其慢慢膨脹直至處于平衡狀態(tài)，但是，采用直接模壓成型法與企業(yè)而言更加經(jīng)濟。

2.2 隱形眼鏡的表面改性

（1）等離子體技術(shù)。等離子體技術(shù)指的是材料表面被等離子體轟擊，從而使得高分子材料結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，隨之對材料表面進行改性的方法。通過這種技術(shù)改變高分子膜的表面特性可以在很短的時間里實現(xiàn)。雖然這種技術(shù)使材料的固有性能并無變化，但是，隨時間的變化其改性效果減弱。譚幗馨等通過氬等離子體技術(shù)對PEGDA(即聚乙二醇雙丙烯酸酯)/HEMA(即甲基丙烯酸β－羥乙酯)共聚物水凝膠生物醫(yī)用材料進行表面改性(低溫)，大大改善了親水性，表面自由能明顯增加，有利于細胞在水凝膠材料表面的黏附和增殖。

（2）涂層涂覆技術(shù)。Willis等介紹了一種依靠IMC(內(nèi)模涂層)技術(shù)制備的新型PC(即磷脂酰膽堿)涂層硅膠水凝膠隱形眼鏡，使表面均勻且穩(wěn)定，具有<0.3MPa的模量、>2-4MPa的抗撕裂強度和>200%的斷裂伸長率并且有效地降低了蛋白質(zhì)吸收。通過調(diào)節(jié)配方中的親水：疏水單體的比例可以控制材料的透氧率和溶質(zhì)滲透率，從而所得材料的性能適合長期使用。

（3）化學(xué)接枝改性。通過化學(xué)反應(yīng)來對水凝膠材料進行改性被稱為化學(xué)接枝改性。通過調(diào)節(jié)不同的反應(yīng)條件以達到控制水凝膠的親水性、生物相容性以及抗蛋白質(zhì)沉積能力等的目的?；瘜W(xué)接枝法之所以深受大家的關(guān)注，是因為這種方法操作簡單，易于控制接枝的位置和程度，反應(yīng)條件很穩(wěn)定且容易達到。聚合物表面采取偶聯(lián)接枝、利用臭氧或者化學(xué)引發(fā)接枝屬于比較常見的方法。

3 隱形眼鏡的藥物負載方法

目前，臨床上采用滴加眼藥水等治療方式。但這種方法只有微量的藥劑被特異性吸收，無法實現(xiàn)藥物控釋以及持續(xù)性給藥。將藥物負載于隱形眼鏡上，在佩戴隱形眼鏡的同時實現(xiàn)對眼部疾病的治療。目前，常見藥物負載方式有以下幾種。

（1）直接浸泡法。將制備好的隱形眼鏡浸泡與藥物溶液，使藥物負載于隱形眼鏡表面及孔隙中。這種方式比較簡便，可以提高藥物的利用率，也可以降低有些有機溶劑對藥物的影響。但是，藥物的負載率取決于材料的大小厚度和藥物的溶解度。目前，基于PHEMA水凝膠研究較多的包括毛果蕓香堿、抗生素、噻嗎洛爾、地塞米松等藥物。然而，使用直接浸泡法投入商業(yè)生產(chǎn)的隱形眼鏡很難實現(xiàn)持久性的藥物緩釋，可能是由于藥物和隱形眼鏡載體無法進行穩(wěn)定的化學(xué)結(jié)合。

（2）功能單體共聚法。將隱形眼鏡單體材料與功能單體(該單體能夠和藥物靶向結(jié)合)共聚是隱形眼鏡提高藥物負載率的一種有效形式。通過隱形眼鏡與陽離子甲基丙烯酰丙基三甲基氯化銨聚合，從而提高陰離子藥物的載藥率并延緩釋藥周期。Sato等人通過復(fù)合陰離子單體乙基磷酸與隱形眼鏡單體，提高了萘甲唑啉的負載率。

（3）分散或固定載藥法。分散或固定載藥法主要是將負載藥物的微粒分散于隱形眼鏡材料基質(zhì)中或者固定于隱形眼鏡表面。藥物只有從微球的內(nèi)部擴散到微粒表面，接著到凝膠基質(zhì)，再擴散到環(huán)境中才完成釋放。這會給藥物釋放增添阻力，延長藥物釋放的時間。

（4）分子印跡法。分子印跡法用藥物與功能單體通過官能團聚合，洗脫藥物后，形成特征性識別藥物的印跡。當隱形眼鏡在藥物溶液中浸泡時，藥物會在氫鍵等作用力下與官能團發(fā)生反應(yīng)，從而實現(xiàn)隱形眼鏡對藥物的負載。實驗表明，分子印跡法不僅可以提高隱形眼鏡負載藥物能力，還可以提高藥物的緩釋時間。分子印跡法可以多次負載大分子量藥物，所以分子印跡法負載藥物在臨床應(yīng)用上具有很大的潛力。