KL Eigenschaften und Sauerstofftransmission 12 12

Sauerstoffbedarf der Hornhaut: Allgemein Wenn keine KL getragen werden Erfahrene KL Träger vs Neophyten Daily wear (DW) Extended wear (EW) Linsendesign/material 12 12

Sauerstoffbedarf der Hornhaut: Definition Kritische Sauerstoffwerte Kriterien von Holden und Mertz (Dk/t) Große individuelle Schwankungen Abnormalitäten der Hornhaut: Operation Krankheit 12 12

Sauerstoffbedarf der Hornhaut Weiche KL (Tagestragen) Keine Quellung der Hornhaut: Dk/t = 24.1 ± 2.7 x 10-9 EOP über 9.9% 12 12

Sauerstoffbedarf der Hornhaut Weiche KL (vT) Keine bleibende Quellung der Hornhaut bei geschlossenem Auge : Dk/t = 34.3 ± 5.2 x 10-9 EOP über 12.1% 12 12

Sauerstoffbedarf der Hornhaut Weiche KL (vT) Ödem über Nacht = 4.0% Dk/t = 87.0 ± 3.3 x 10-9 EOP über 17.9% 12 12

Permeabilität formstabiler KL Siloxanbindungen (Si-O-Si) bilden molekülgroße ‘Lücken' Größe, Rotation und Flexibilität der Lücken bestimmen die Permeabilität Konzentrationsgradient 12 12

Permeabilität formstabiler KL 3-Stufen Prozess: Gas gelangt zur Vorderfläche der Linse Diffusion durch die Linse Gas entweicht über die hintere Linsenfläche und gelangt in den Tränenfilm hinter der Linse 12 12

Permeabilität formstabiler KL Fluor-Materialien Siloxan besitzt eine weitaus höhere Permeabilität als Fluor Fluor-Polymere besitzen bessere Oberflächeneigenschaften Fluor bewirkt eine Zunahme der Sauerstofflöslichkeit im Material 12 12

Permeabilität formstabiler KL Permeabilität ist eine Funktion der Molekularbewegung und/ oder Löslichkeit Permeabilität nimmt zu bei: Verbesserten Oberflächeneigenschaften Höheren Temperaturen Verringerter Vernetzung Höherem Luftdruck Polymere erfordern Kompromisse 12 12

Formstabile KL Sauerstoffversorgung Permeabilität des Materials Minimaler Einfluss von Ablagerungen Dicke der KL / Stärke Tränenaustausch beim Lidschlag Tränenfilmdicke unter der Linse 12 12

Permeabilität weicher KL Gasaustausch über wässrige Phase (nicht Polymer) Verschiedene Wassergehalte Wassereigenschaften innerhalb des Polymers gebunden (nicht gefrorenes Wasser) frei (gefrorenes Wasser) 12 12

Permeabilität weicher KL Nur freies Wasser ist für O2 Transport verfügbar Verhältnis der Bindung zu freiem Wasser ist maßgebend Neue Polymere (Siloxan Komponenten) Farbeffekte dunkel farbig 12 12

Durchlässigkeit weicher KL Berücksichtigung der Dicke: durchschnittlich vs zentral Scheitelbrechwert Beeinflusst physiologische Reaktion 12 12

Durchlässigkeit weicher KL Erhöhter Dk/t bei: Höherem Wassergehalt (feste Dicke) Dünnerer Linse (fester Wassergehalt) höchster Dk/t dünner Linse mit mittlerem Wassergehalt Sehr starke Ablagerungen können den Dk/t herabsetzen 12 12

Weiche KL (Tagestragen) Quellung der Hornhaut Weiche KL (Tagestragen) HEMA Material, Tragezeit 8 Stunden tc (mm) Quellung (%) 0.13 8 0.07 5 0.03 1 La Hood, CCLRU Data 12 12

Formstabile KL (Tagestragen) Quellung der Hornhaut Formstabile KL (Tagestragen) Material (Tragezeit 8 h) Quellung (%) PMMA 6 niedriger Dk 3 - 4 mittlerer Dk 1 hoher Dk 0 La Hood, CCLRU Data 12 12

Weiche KL (Übernachttragen) Quellung der Hornhaut Weiche KL (Übernachttragen) Material (Tragezeit 8 h) Quellung (%) Niedriger Wassergehalt 12 Mittlerer Wassergehalt 10 Hoher Wassergehalt 11 Neues Polymer 4 Siloxan Elastomer 2.5 La Hood, CCLRU Data 12 12

Formstabile KL (Übernachttragen) Quellung der Hornhaut Formstabile KL (Übernachttragen) Material (Tragezeit 8 h) Quellung (%) niedriger Dk 10-13 mittlerer Dk 7-9 hoher Dk 5-6 La Hood, CCLRU Data 12 12

Weniger Quellung übernacht als ohne KL 2.0% vs 3.6% Mögliche Gründe: Siloxan Elastomer Quellung der Hornhaut Weniger Quellung übernacht als ohne KL 2.0% vs 3.6% Mögliche Gründe: Geringerer Widerstand gegen O2 vom Lid linseninduzierter Lagophthalmos verändertes CO2 Niveau Reduzierte Tonizitätsänderung 12 12

Ödem vs Dk/t Daily Wear Dk/tavg = 24 x 10-9 r = - 0.96 8 7 Quellung der Hornhaut (%) 6 5 4 3 2 1 -1 10 20 30 40 CALC Dk/tavg (cm x ml O2 / sec x ml x mm Hg) 12 12

Ödem über Nacht vs Dk/t Extended Wear Holden und Mertz, 1984 20 Dk/tavg = 87 x 10-9 15 Quellung der Hornhaut (%) 10 5 // 10 20 30 40 130 140 Dk/tavg (cm x ml O2) / (sec x ml x mm Hg) 12 12

Weiche KL (Tagestragen) Quellung der Hornhaut Weiche KL (Tagestragen) H2O 75% Material, 8 h Tragezeit tc (mm) Quellung(%) 0. 3 2 0.15 0.5 La Hood, CCLRU Data 12 12

Neuartiges Polymer weicher KL biphasisches Block-Copolymer polymerische Phase auf Siloxan-Basis Verbunden mit Wasserphase O2 Permeabilität steigt mit sinkendem H2O Gehalt 12 12

Siloxan Elastomer Ein Dimethylpolysiloxan-Polymer Grundsätzlich hydrophob Pures Polymer sehr sauerstoffdurchlässig Permeabilität des “gefüllten” Polymers ist signifikant geringer 12 12

Formstabile Materialien Siloxan-Komponente Methylgruppen klein Methylgruppen nicht polar, deshalb mobiler Großer Abstand zwischen Si-Atomen Großer Polymer-Freiraum Polymerstruktur ist sehr elastisch (dehnbar) Methylgruppen können frei um Si-Atom rotieren CH3 CH3 O O O 130° Si Si Si gedehnt entspannt Struktur komprimiert Dehnbare Struktur CH3 CH3

Formstabile Materialien Fluor-Komponente Gelöster Sauerstoff Acryl (PMMA) Siloxan Acrylat Fluoro-Siloxan Acrylat O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2

Wassergehalt Wasserdipol CH3 Hydrogenbindung H2C = C Wasserdipole am Hydroxylrest + + C H – + + O H H O + O – CH2 O – Wasserdipol – + O H O + Gebundenes Wasser + – + Freies Wasser H + Hydroxylrest H + O H – – + + O HEMA Monomer + H O –

Wassergehalt Polymer Faktoren C H C N + + CH2 O H + H + Wasserdipol – – – O HEMA + H O + – – H O + + H2C C = O CH2 Pyrrolidonring – Wasserdipol Carbonylgruppe + Polymer-Polymer Anziehung HEMA CH2 N-vinyl 2 Pyrrolidon

Ödem über Nacht vs Dk/t vT Holden and Mertz, 1984 20 Dk/tavg = 87 x 10-9 15 Quellung der Hornhaut (%) 10 5 // 10 20 30 40 130 140 Dk/tavg (cm x ml O2) / (sec x ml x mm Hg)

Konzentrationsgradient PERMEABLE MEMBRAN O2 O2 O2 O2 Konzentration (Höhe) (Membran) Kugel und Berg Analogie

Permeabilität Permeabel Semi-permeabel Impermeabel Membran Membran