隐形眼镜，到底是什么？_派派后花园

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[趣味科普] 隐形眼镜，到底是什么？

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举报 只看楼主 使用道具 楼主   发表于: 2023-08-19 0



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【转载内容】


转载自知乎。
因为框架眼镜坏了的我，现在日常就是带着隐形眼镜，大家一定要注意护理消毒，我之前就因为这个里面长了个什么，去弄掉的时候很痛

很多人都佩戴过隐形眼镜，学名叫做角膜接触镜。薄薄的一层膜片，既清晰又美观，已经成为很多爱美人士的必备用品。但是很少有人知道隐形眼镜到底是个什么东西。今天就来简要介绍一下。
隐形眼镜：高分子科学家献给世界的礼物
角膜接触镜在19世纪就已经出现，开始的形式是质地较硬的硬镜。最初是由玻璃制作，佩戴起来非常不舒适，戴几个小时就得摘下来，到了20世纪三四十年代，高分子学科已经初步建立，市面上已经开始出现各种结构的高分子材料。其中，PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）由于表面光滑度高、抗沉淀性强、透光性能好等优异性能成为了接触镜的首选基材。但整体来讲，硬镜戴起来还是很难受，并且透氧气性差，所以硬镜没有得到大范围的使用。


[font=-apple-system, BlinkMacSystemFont, &quot]（开个脑洞：带上硬镜的眼睛是这个样子的？)
而到了上世纪50年代，软镜的出现，才革命性地改变了这一局面。捷克斯洛伐克高分子科学家Otto Wichterle对此有着不可磨灭的贡献。Wichterle当时在国家科学院的高分子化学所研究一种新型的聚合物——PHEMA（聚羟乙基甲基丙烯酸酯），后来慢慢意识到这种聚合物很有希望开发成软式接触镜。但是由于上级领导并不支持此项工作，Wichterle不得不将自己的研究地点搬到了自己家中，并最终取得了初步成功。美国某知名眼睛保健公司在此基础上改进了制作工艺并在1971年取得了PHEMA软镜的FDA许可证书。由于舒适度大幅提高，软镜开始流行。

软式接触镜的材质：五花八门
目前为止，可用于制成软镜的高分子材料种类已经变得丰富起来。这要求所使用的高分子具有如下特点：

  • 透明度高

  • 足够的透氧性（软镜里最重要的指标之一）、离子渗透性、透水性

  • 和人类角膜类似的折射率（1.37左右）

  • 尺寸稳定性高

  • 与眼部环境兼容
基于这些要求，现在的软镜基本做成水凝胶的形式。这里的水凝胶，是一种高分子链的三维交联网络，网络中间填充了大量的水分。原理上水分越多，透氧性越强。
在化学原理上，该类水凝胶的合成是利用自由基聚合将HEMA等单官能度单体与多官能度单体共聚。
虽然PHEMA是最早也是目前最成功、市场占有率最高的软镜材料，但它的透氧性并不是非常理想。改进方式就是共聚其他亲水单体，如NVP（N-乙烯基吡咯烷酮）、AM（丙烯酰胺）等，以提高整体的含水量与透氧性。
但是，利用增加含水量来增加透氧性的方法是有瓶颈的，它的透氧性极限值只能满足日带需求，对于更长时间的佩戴，则需要全新的软镜材料，比如现在有部分软镜采用的有机硅高分子，如PDMS（聚二甲基硅氧烷）。但是正所谓鱼和熊掌不可兼得，这类聚合物虽然本身透氧性强，但是却是疏水的，一般也要共聚亲水单体或者表面进行亲水处理。总体来讲，这类软镜使用广泛程度依旧不如PHEMA类。
下图是提到的单体与聚合物结构。（注：为书写方便，不考虑聚合物的交联结构，聚合物按相应的线型结构。）
隐形眼镜护理液里都有啥？

护理液里，95%以上的含量都是——水！而另外那5%大约包含了众多成分。
最主要的：杀菌剂。有的杀菌剂采用双氧水（过氧化氢）。但是考虑到双氧水本身对眼睛具有刺激性，眼镜商在配套设施中提供了含有铂、钯、银等金属的器具，可在杀菌过程结束后清除双氧水。化学原理就是高中学过的：双氧水在某些金属催化下分解成水和氧气。
有的杀菌剂是采用了一些聚胍或聚季铵盐类高分子。这类高分子中的单体结构发挥着杀菌的作用，而高分子特殊的存在形式又使其不会轻易进入眼中。
清洁剂：磷酸盐类\嵌段共聚物类表面活性剂，主要是清除沉积在镜片上的蛋白质。
保湿剂：如纤维素\丙二醇\聚乙烯基吡咯烷酮
pH调节剂：主要是无机盐类，维持护理液一定的pH。
看完了这些，真是要好好感谢高分子科学家，是他们，让我们的双眼更加美丽！
参考文献：
1. Maldonado-Codina, Carole, and Nathan Efron."Hydrogel Lenses-Material and Manufacture: A Review." Optometry in Practice 4 (2003): 101-115.
2. Nicolson, Paul C., and Jürgen Vogt. "Softcontact lens polymers: an evolution." Biomaterials 22.24 (2001): 3273-3283.
3. 王桂珊, 陈树恩, 南俊民. 水凝胶角膜接触镜材料的研究进展[J]. 广州化工, 2010,38(12): 45-47.
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