Как работают мягкие линзы для глаз: от открытия до наших дней

Сегодня мягкие линзы составляют более 92 % всех новых линз в мире. Их изобретение позволило миллионам людей отказаться от очков и поменять привычную реальность: пробовать новые виды досуга, плавать, заниматься ранее недоступными видами спорта.

Как работают линзы

Линзы работают почти так же, как очки: преломляют свет и фокусируют его на сетчатке. В случае с дальнозоркостью фокус нужно подтянуть к сетчатке, а с близорукостью — отодвинуть и рассеять свет. Мягкая линза прилипает к слезной жидкости на поверхности глаза: это позволяет ей перемещаться вместе с глазным яблоком, что обеспечивает хорошее периферическое зрение.

Уникальный полимер

Для того, чтобы люди смогли носить комфортные линзы и менять их каждый день, наука проделала большой путь. Жесткие линзы, которые сначала изготавливали из стекла (между 1888 и 1940 гг.), а затем из полиметилметакрилата или силикон-акрилата, было неудобно носить.

Все изменилось в 1953 году, когда чешский химик Отто Вихтерле и его помощник Драгослав Лим изобрели прозрачный гидрофильный полимер (полигидроксиэтилметакрилат) и опубликовали результаты исследования в журнале Nature.

В 1961 году Вихтерле удалось сделать первые мягкие гидрогелевые линзы для глаз. Они пропускали много кислорода, имели гидрофильную поверхность — для хорошей увлажненности — и обладали низким модулем упругости: держали форму.

О своем открытии Вихтерле писал: «В день Сочельника после полудня я отлил первые линзы. В качестве двигателя использовал динамо-машину от велосипеда. Из лаборатории я принес мономеры и катализатор, а также двухлитровый кислородный баллон».

Технологию изготовления выкупила американская компания Bausch & Lomb и с 1971 года наладила производство. При этом каждую линзу обрабатывали вручную, из-за этого цена была высокой: покупатели меняли пару только раз в год.

Развитие технологий

Чтобы линзы служили долго, людям приходилось много внимания уделять уходу за ними: использовать специальный очиститель, физиологический раствор, нагревательный блок для дезинфекции. И раз в неделю применять ферментные таблетки для удаления белковых отложений. Несмотря на все усилия, линзы изнашивались, а химические средства приводили к инфекциям роговицы.

Изобретатель линз Отто Вихтерле во время встречи Международного сообщества в 1980 отмечал: «Я считаю, что сейчас мы очень близки к разработке технологии, которая приведет к резкому падению цены на линзы. Как только вы сможете купить их за один доллар или меньше, их порча не будет играть роли. Дешевле будет купить новые линзы, чем покупать дорогие растворы и тратить время на чистку».

Технологии совершенствовались, и в 1987 на рынке появились линзы Acuvue от американской компании Johnson & Johnson Vision Care, в которых можно было спать и не снимать их в течение недели. Ученые считали, что чем меньше снимаешь линзы, тем меньше риск инфекций, занесенных при чистке. Но выяснилось, что острая нехватка кислорода для глаз не менее вредна.

Линзы ежедневной замены

Решение нашлось в 1995 году, когда компания Johnson & Johnson начала производить линзы ежедневной замены 1-Day Acuvue: исследования показали, что теперь люди стали реже сталкиваться с осложнениями.

Производство линз стало массовым из-за автоматизации всех процессов, что позволило снизить цены. Ученые разработали два способа изготовления линз: точение и литье под давлением. Сейчас их производят так же.

  • Точение. Заготовки для линз размещают на валу: он вращается со скоростью 6000 раз в минуту. На нем режущие инструменты, которыми управляет компьютер, формируют линзы.
  • Литье под давлением. Материал для линз нагревают до жидкого состояния, а форсунки впрыскивают его в специальные формы.

Как только линзы принимают правильные очертания, их полируют, увлажняют и проверяют на качество. Только после этого они попадают на рынок.

Новый материал

Новые способы изготовления линз не решили всех проблем. Гидрогелевые линзы накапливали белковые отложения, и даже если люди меняли их часто, глазам не хватало кислорода.

Следующий важный этап в производстве линз начался в конце 90-х, когда изобрели силикон-гидрогель. Этот материал лучше пропускал кислород благодаря силикону и сохранял все свойства гидрогеля — увлажненность и комфорт для глаз.

Новые открытия привели к тому, что, по данным журнала Eye & Contact Lens Science & Clinical Practice, к 2004 году линзы во всем мире носили уже 125 млн человек.

Инновации сегодня

Сейчас ученые-материаловеды продолжают искать новые способы улучшить мягкие контактные линзы, чтобы они не доставляли дискомфорт при долгом использовании. Кроме того, они ищут возможности добавить линзам новые функции и корректировать с их помощью сложные глазные аномалии астигматизм и пресбиопию.

Другие исследования сосредоточены на линзах как системах для приема лекарств. Недавно компания Johnson & Johnson разработала линзы, которые помогают избавиться от аллергии: в них добавлен кетотифен — антигистаминное средство. Оно впитывается в поверхность глаза при надевании линз.

Помимо этого, исследователи пробуют внедрять в линзы точечные компьютерные экраны. Как говорит доктор Карен Юнг, исследователь из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе: «Я могу представить себе мир, в котором линзы будут распадаться в глазах к концу дня: никаких пластиковых отходов и проблем с лечением. Или нам никогда не нужно будет их снимать: они будут адаптироваться к изменениям в зрении».

Оцените статью
Поделись знанием

Рекомендуем

1
Владимир Путин: «У „Сириуса“ значимая роль в укреплении технологического суверенитета страны» #Сириус #Путин 04 ноября 2022 18:21
2
Токсины из организма эффективно удалит новый российский сорбент #медицина #сорбент #токсины 28 февраля 2024 14:36
3
В России научили нейросеть диагностировать шизофрению по МРТ-снимку #медицина #МРТ #шизофрения 06 марта 2024 11:22