Hydrophilierung für verbesserte Gaspermeabilität formstabiler Kontaktlinsen

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Plasmabehandlung einer formstabilen Kontaktlinse.

Die neue Generation formstabiler Kontaktlinsen (Bild 1) zeichnet sich durch eine hohe Gaspermeabilität aus, wodurch die Hornhaut besser mit Sauerstoff versorgt wird. Dies ist besonders bei längeren Tragezeiten ein großer Vorteil gegenüber weichen Kontaktlinsen.

Bei einigen Trägern verursachen die formstabilen Kontaktlinsen jedoch ein dauerhaftes Fremdkörpergefühl im Auge, welches durch Reibung zwischen der Kontaktlinse und der Hornhaut bzw. dem Augenlid entsteht.

Daher ist zum einen eine optimale, individuell angepasste Formgebung der Kontaktlinse notwendig. Zum anderen sollte die Tränenflüssigkeit vollständig die Kontaktlinsenoberfläche benetzen, da sie einen natürlichen Gleitfilm darstellt.

Bestimmung des Benetzungswinkels ϑ in einem Tränensimulanz.

Höherer Tragekomfort durch Oberflächenmodifizierung

 

In Zusammenarbeit mit der Firma Hecht Contactlinsen GmbH arbeitet das Fraunhofer IGB derzeit an Verfahren zur Modifizierung von Kontaktlinsenoberflächen mit dem Ziel, einen höheren Tragekomfort zu erreichen. Die Oberflächen werden so modifiziert, dass sich ein möglichst geschlossener Tränenfilm ausbilden kann.

Gleichzeitig soll die Bildung von proteinhaltigen Ablagerungen, die zur Eintrübung der Kontaktlinse führen können, reduziert werden. Dabei müssen die guten Grundeigenschaften des Volumenmaterials der Kontaktlinse, besonders die Sauerstoff-Durchlässigkeit und die optischen Eigenschaften, erhalten bleiben.

 

Hydrophilierung der Linse mit Plasmatechnik

Aufgrund der Thermolabilität des Materials eignen sich zur Oberflächenmodifizierung besonders Niederdruckplasma-Verfahren. Hiermit werden bei geeigneter Prozessführung gezielt hydrophile Funktionen in die Oberfläche eingebaut. Diese bewirken eine bessere Benetzbarkeit und verringern wegen der verstärkten Anlagerung von Wasser an die Grenzfläche auch die Proteinanlagerung.

Es wurde eine Versuchsreihe mit verschiedenen Gasen bzw. Gasgemischen, Anregungsfrequenzen (Mikrowellen-/ Radiofrequenz), Behandlungsdauern und Leistungen durchgeführt, um die optimalen Plasmaparameter zu ermitteln.

Angepasste Analysemethoden erlauben Aussagen über Benetzbarkeit und Proteinanlagerung unter möglichst praxisnahen Versuchsbedingungen. Zur Bewertung der Benetzbarkeit etwa wurden die modifizierten Kontaktlinsen in einem Tränensimulanz gelagert und der Benetzungswinkel über die Dosierung einer Luftblase an die Oberfläche bestimmt.

Ergebnisse

Die erarbeiteten Oberflächenmodifizierungen führten zu einer deutlichen Verbesserung der Benetzbarkeit (Bild 3). Zurzeit wird überprüft, ob diese Behandlungen für einen Langzeiteffekt ausreichen, da durch die in der Praxis üblichen abrasiven Kontaktlinsenreiniger die äußersten Atomlagen sukzessive abgetragen werden und damit der Effekt auf Dauer verloren gehen kann. Für diesen Fall wird parallel auch an der Abscheidung geeigneter biokompatibler nanoskaliger Schichten über PECVD-Prozesse (plasma enhanced chemical vapor deposition) gearbeitet.

Weitere Anwendungen

Eine Übertragung dieses Verfahrens ist prinzipiell für alle Anwendungen geeignet, bei denen eine gute Benetzbarkeit von Kunststoffoberflächen im Kontakt mit Körperflüssigkeiten erforderlich ist bzw. die Anlagerung von Proteinen verringert werden soll, z. B. bei Stents oder Kathetern.