Todo sobre Lentes de Contacto Blandas (Primera Parte)

Las lentes de contacto blandas son lentes flexibles que se amoldan a la superficie corneal. La mayor parte de estas lentes blandas son hidrófilas (a veces referidas como hidrogel), porque tienen la característica de absorber y retener el agua.

1. HISTORIA

El desarrollo de las lentes de este tipo de materiales hidrofílicos fue iniciado por un grupo de químicos checoslovacos bajo la dirección de Otto Wichterle, químico experto en polímeros, y su asistente y colaborador Drahoslav Lim, en el Instituto de Química Macromolecular de la Academia Checoslovaca de Ciencias en Praga.

En 1954, bajo la dirección de Wichterle, Lim sintetizó el hidroxietil metacrilato (HEMA) y el diéster de glicol. Este HEMA primario fue denominado Hydron. Era un material transparente y blando que, al hidratarse, absorbía un 40% de agua, pero es insoluble en agua debido a la presencia de entrecruzamientos que forman una red tridimensional. Wichterle consultó entonces con Maximillian Dreifus, oftalmólogo interesado en utilizar este material para implantes.

En 1960, Wichterle y Lim publicaron un artículo en Nature proponiendo el uso de geles hidrofílicos para usos biológicos y, en concreto, para las lentes de contacto.

Según estos autores, el material debía reunir las características siguientes:

1. Que la estructura permitiera retener un determinado contenido de agua.
2. Que resultara un material inerte para los procesos biológicos normales, incluyendo la resistencia a la degradación del polímero ante las reacciones desfavorables del organismo.
3. Que fuera permeable a los metabolitos.

Para proseguir sus investigaciones, Wichterle tuvo que enfrentarse con el Instituto en el que trabajaba y con el escepticismo del colectivo de los ópticos. Este material polimérico fue patentado en 1963.

En 1967 comenzó, también en Praga, la «experiencia Geltakt», con las lentes de contacto de HEMA llamadas Geltakt. Mientras Sampson afirmaba que el uso de estas lentes era poco satisfactorio, Gomber mantenía que en Checoslovaquia varios miles de personas las utilizaban habitualmente con buen resultado. Por lo general, los diámetros de las lentes de contacto blandas estaban comprendidos entre 10 y 13 mm, y se disponía de una gama cada vez más amplia.

En Harrisburg, Pasadena, un optometrista muy emprendedor llamado Robert J. Morrison se percató del potencial de este nuevo material y viajó a Checoslovaquia, en donde compró al gobierno checo los derechos de fabricación de lentes de HEMA según la técnica de Wichterle por unos 330.000 dólares estadounidenses.

Dos inversores, que eran también abogados de patentes, Martin Pollack y Jerome Feldman, propietarios de la empresa National Patent Development Corp. (NPD), y que no conocían nada sobre lentes de contacto, se dieron cuenta del potencial de este producto y le compraron a Morrison los derechos sobre el mismo por un millón de dólares.

Con posterioridad se añadió vinilpirrolidona (VP) al polímero con objeto de incrementar su contenido en agua. Así surgió la segunda generación de lentes de contacto con mayor contenido hídrico y, por consiguiente, mucha mayor capacidad de transporte de oxígeno. Muchas de las lentes de hidrogel que se han difundido durante los últimos años, corresponden a esta segunda generación.

A partir de 1971, con la comercialización de las lentes de contacto blandas, se asistió a un incremento espectacular de usuarios.

En 1981, la FDA aprobó lentes blandas para su uso de un día para otro o prolongado, pero el desarrollo de este tipo de lentes se había iniciado diez años atrás, al principio de la década de 1970, con los trabajos de John DeCarle en el Reino Unido. Su propósito era desarrollar un material de alto contenido en agua (próximo al de la propia córnea) para lograr una mayor permeabilidad al oxígeno, y diseñar lentes de un diámetro inferior al corneal para no estimular una reacción neovascular en el limbo.

Los dos primeros materiales utilizados para estas lentes, destinadas al uso permanente, fueron:

• El Permalens 71% (CooperVision, EE UU y Global Vision, RU).
• El Sauflon 85% (Contact Lens Manufacturing, RU).

Hacia 1989, se observó un nuevo aumento en las prescripciones de lentes de contacto de porte prolongado, cuyos fabricantes, en unión con la FDA, y basándose en los resultados de los citados estudios, decidieron modificar el etiquetado para recomendar un tiempo de porte comprendido entre 1 y 7 días y para insistir en el riesgo de queratitis ulcerosa y en la importancia de atender correctamente al mantenimiento de las lentes.

Fue precisamente el esfuerzo por simplificar el mantenimiento de las lentes de contacto de hidrogel lo que dio lugar a dos desarrollos interesantes:

• Las lentes desechables (Acuvue, de Johnson & Johnson; SeeQuence, de Bausch & Lomb; New Vues, de Ciba Vision Corp.), que resolvían el problema del mantenimiento. Empezaron a utilizarse en Dinamarca en 1984 (Danalens).
• La sustitución regular de las lentes por otras nuevas según períodos preestablecidos que iban de 1 mes a 12 meses. También en este caso Escandinavia fue pionera (Karl Nilsson).

2. POLÍMEROS Y COPOLIMEROS

Los polímeros: Son macromoléculas (generalmente orgánicas) formadas por la unión de moléculas más pequeñas llamadas monómeros, también se les dice homopolímero.

Los copolimeros: es una macromolécula compuesta por dos o mas unidades repetitivas distintas (dos tipos de monómeros), que están unidos por medio de enlaces químicos a la misma cadena polimérica, también llamados heteropolimeros.

Polimerización: es la reacción por la cual se sintetiza un polímero a partir de sus monómeros.

Distinción de los polímeros según su mecanismo de reacción (Carothers 1929)

• Polímeros de condensación. La reacción de polimerización implica a cada paso la formación de una molécula de bajo peso molecular, por ejemplo agua.
• Polímeros de adición. La polimerización no implica liberación de ningún compuesto de bajo peso molecular.

Polimerización en lentes de contacto:

El método de polimerización usado en prácticamente la totalidad de las LC es la polimerización aditiva.

Los monómeros, que son sustancias líquidas a temperatura ambiente, se transforman en sustancias sólidas durante la polimerización. Los monómeros usados en la mayoría de las LC tienen en su estructura molecular un enlace doble que une dos de sus carbonos terminales.

Otras moléculas que tienen dos o más enlaces dobles terminales se mezclan con los monómeros, pero en mucha menor proporción que estos, para crear los puentes que enlazan las cadenas formadas por la unión de las moléculas del monómero durante la polimerización. En este proceso, los enlaces dobles se unen entre sí al ser activados por un iniciador de radicales libres. El resultado de esta reacción es la formación de cadenas macromoleculares, de dimensiones más o menos regular, unidas por puentes de enlace en redes tridimensionales. Los puentes de enlace imparten insolubilidad e infusibilidad a estos polímeros, denominados polímeros termoestables, a diferencia de los polímeros termoplásticos que carecen de puentes de enlace.

A los monómeros hidrófilos, como son HEMA y otros usados en la fabricación de las lentes hidrogel, y a los monómeros hidrófobos, como el metacrilato de metilo (MMA) [Fórmula II]

Prácticamente todos los materiales usados para fabricar LC consisten de polímeros en red tridimensional, que tienen mas estabilidad física que los polímeros termoplásticos.

Usando el mismo proceso de polimerización con HEMA y una pequeña proporción del DMAEG, se obtiene PHEMA termoestable

Como los polímeros preferidos para las LC son los termoestables, el moldeado de las LC por inyección o compresión es raro.

Las LC suelen obtenerse por polimerización térmica de un sólo monómero, o de mezclas de dos o más monómeros, a los que se le han añadido un agente de puentes de enlace, un iniciador de radicales libres, y, a veces, colorantes y/o absorbentes de rayos ultravioleta. La polimerización se efectúa en diferentes tipos de moldes. Si el molde usado es tubular el polímero resultante tiene forma cilíndrica, que luego se corta en tacos de tamaño apropiado para después fabricar las lentes en el torno. Si la polimerización tiene lugar en un molde del tipo que tiene dos parte que encajan entre si dejando una cuna cavidad central en forma lenticular, el producto de la polimerización es una lente de contacto acabada.

Si el polímero usado es hidrófilo, la lente se equilibrada en una solución salina fisiológica después de sacarla del molde. Moldes de este tipo se usan en la fabricación de las lentes hidrogel desechables. Moldes abiertos que giran en su eje vertical se usan en la producción de las lentes hidrogel «spin-cast» de Bausch & Lomb, corrientes y desechables. La mayoría de los polímeros hidrófobos y los hidrófilos secos son rígidos a temperatura ambiente y pueden ser usados para fabricar LC al torno.

La mayor diferencia entre los materiales usados para fabricar las lentes rígidas y los usados para fabricar las lentes blandas, es que estas, merced a su alto contenido de radicales hidrófilos, se hinchan en agua y aquellas no.

3. MATERIALES:

LOS HIDROGELES

Los hidrogeles son materiales ópticamente homogéneos, que están compuestos de una fase sólida (el polímero) dispersa en una fase acuosa. Los polímeros usados para fabricar las lentes hidrogel tienen radicales hidrófilos, como son los alcoholes, amidas, lactamas y/o carboxilos y puentes que enlazan a las moléculas del polímero en mallas tridimensionales. Mientras que los radicales hidrófilos contribuyen a la absorción del agua en el polímero, los puentes de enlace la limitan, la combinación de ambos determina la hidratación del hidrogel. Sin puentes de enlace, la mayoría de los polímeros hidrofílicos serían solubles en agua, e inútiles para fabricar LC. Estos materiales absorben agua, o soluciones acuosas, hasta alcanzar un equilibrio de hinchazón entre la presión de absorción (relacionada con la presión osmótica del polímero) y la resistencia a la deformación (relacionada con la elasticidad de la red polimérica). El equilibrio de hinchazón es la hidratación especifica de cada hidrogel en la solución acuosa y temperatura dadas. En los hidrogeles convencionales la transmisión de los gases ocurre principalmente a través de la fase acuosa, y aumenta en razón directa con la hidratación del material. Por el contrario en los nuevos hidrogeles de alta permeabilidad al oxígeno, debido a los radicales siloxano o fluorados en su fase sólida, la transmisión de los gases depende mas de esta fase que de la hidratación del hidrogel.

Mientras que los radicales hidrófilos contribuyen a la absorción del agua en el polímero, los puentes de enlace la limitan, siendo la combinación de ambos la que determina la hidratación del hidrogel.

A. MATERIALES TRADICIONALES:

HEMA: hidroxi metil metacrilato

NVP: N-vinilpirrolidona

GMA: monometacrilato de glicerol

MMA: metacrilato de metilo

En su estado seco (xerogel) estos materiales son impermeables a los gases, pero una vez hidratados su nivel de permeabilidad a los gases aumenta en razón directa con su grado de hidratación.

Las LC de hidrogel convencional han sido clasificadas por la FDA en cuatro grupos:

1.   Lentes no iónicas que contienen entre 35 y 50% de agua de hidratación.

MATERIAL	MARCA	% H2O
Isofilcon	– Al47	36%
Polymacon	– Soflens, – Hydron mini, – Cooper thin, – Optima 38	38%
Tefilcon	– Cibasoft, – Torisoft	38%
Crofilcon	– Csi, – Aztech	39%
Hefilcon A y B	– Flexlens, – Optima Toric	43%
Tetrafilcon A	– Aosoft, – Aquaflex, – Cooperclear	43%

Materia prima de estas lentes:

• Varias de estas lentes están hechas esencialmente de PHEMA, Típicas lentes PHEMA son Soflens, Optima38y SeeQuence (Baush & Lomb) y Hydron (Ocular Sciences/American Hydron).
• Otras lentes de este grupo están fabricadas de un monómero hidrófilo, como la N-vinilpirrolidona (NVP) (Fórmula X) o con el monometacrilato de glicerol (GMA), copolimerizados con MMA, que es el monómero relativamente hidrófobo en las lentes rígidas originales de PMMA. La NVP y el GMA son mas hidrófilas que HEMA y cuando se copolimerizan con este monómero o con uno relativamente hidrófobo como es el MMA, se obtienen hidrogeles cuyos niveles hidratación dependen de la proporciónde los monomeros usados en la polimerización.
• La lente crofilcon (CSI, Wesley Jessen), es un copolímero de GMA con MMA, de 39% hidratación.
• Las lentes tetrafilcon (AOSoft de Ciba Vision y Aquaflex de Wesley Jessen) están hechas de un terpolímero de HEMA, NVP y MMA con puentes de enlace de divinil-benceno (DVB), que resulta en un hidrogel con 43% hidratación.

2.   Lentes no iónicas que contienen entre 51 y 80 % de agua de hidratación.

MATERIAL	MARCA	% H2O
Netrafilcon A	– Gentle Touch	65%
Lidofilcon A	– LL 70, – N&N 70	70%
Lidofilcon B	– CW 79, – LL 79	79%
Surfilcon A	– Permaflex	74%
Omafilcon A	– Proclear	59%
Alfafilcon A	– Soflens66	66%

Materia prima de estas lentes:

• Varias de las lentes en este grupo están hechas de los mismos monómeros usados en las del grupo 1, NVP, GMA, HEMA y MMA, pero polimerizados en diferentes proporciones.
• La mayoría de las lentes de alta hidratación están hechas de materiales que contienen diferentes proporciones de NVP y GMA copolimerizados con HEMA o MMA.

Por ejemplo: varias lentes lidofilcon están hechas de copolímeros de NVP con MMA, pero mientras que las lentes lidofilcon A tienen 70% hidratación (B&L 70 y Medalist Toric, Bausch & Lomb), las lentes lidofilcon B tienen 79% agua (CW 79, Bausch & Lomb), aunque los dos tipos de lentes están hechas con los mismos monómeros sus proporciones son diferentes. Las lentes hioxifilcon A (Eaglesoft Wet LensTM, EagleVision) y SturEyes (Metro Optics) de 55% hidratación están hechas de un copolímero de GMA con HEMA.

• Un nuevo tipo de lentes hidrogel que han sido clasificada en este grupo son las lentes omafilcon A (ProclearTM, Biocompatibles) (59% agua). El principal monómero en estas lentes es el metacrilato de oxietilfosforilcolina [Fórmula XI] que, aunque tiene cargas positivas y negativas, su números son iguales y se neutralizan a pH fisiológico.

3.   Lentes iónicas que contienen entre 35 y 50% de agua de hidratación.

MATERIAL	MARCA	% H2O
Phemfilcon A	– Durasoft 2	38%
Ocufilcon A	– Tresoft	44%
Bufilcon A	– Hydrocurve II 45, – Soft Mate	45%
Droxifilcon A	– Accugel	47%
Deltafilcon A	– Amsoft, – Comfort Flex, – Metrosoft	43%

Materia prima de estas lentes:

• En este grupo se encuentran las lentes fabricadas con copolímeros de HEMA con ácido metacrílico o con su sal sódica. El ácido metacrílico y su sal sódica imparten mayor hidrofilia a estos hidrogeles, que resulta en mas alta hidratación y más humectabilidad que las en lentes de PHEMA pura.
• Por otra parte, la presencia de cargas negativas en estos hidrogeles contribuye a aumentar la deposición de la lisozima lagrimal, que tiene carga postiva, en estos materiales. Entre las lentes de este grupo se encuentra las de bufilcon A (45% agua) que son copolímeros de HEMA con la acrilamida de diacetona y MA (Hydrocurve II y Soft Mate, Wesley Jessen).
• Las lentes phemfilcon A (38% agua) están hechas de HEMA con metacrilato de etoxietilo y MA (Durasoft 27 Wesley Jessen). También en este grupo están las lentes droxifilcon A (47% agua) hechas de HEMA, MA y PVP (Accugel Toric, Accugel Labs).

4.   Lentes iónicas de hidratación entre 51 y 80 % de agua.

MATERIAL	MARCA	% H2O
Ocufilcon B	– Ocu-Flex, – Continenta	53%
Ocufilcon C	– UCL 55	55%
Bufilcon A	– Hydrocurve II	55%
Methafilcon	– kontur, – Sunsoft toric 15.0, – Sunflex	55%
Vifilcon A	– Softcon, – Spectrum, – Newvue, Focus	55%
Phemfilcon A	– Durasoft 3	55%
Etafilcon A	– Acuvue, – Surevue	58%
Perfilcon A	– Permalens	71 %

Lentes típicas de este grupo son las lentes desechables:

• Etafilcon A de 58% hidratación (AcuvueTM y Surevue de Johnson & Johnson, Vistakon) que están hechas esencialmente de un copolímero de HEMA con 2% de MA.
• U n copolímero de HEMA, NVP y MA se usa en las lentes perfilcon A (71 % agua) (Permalens de Coopervision).
• También en este grupo entran las lentes vifilcon A (55% agua) hechas de un copolímero de HEMA con NVP y MA (Softcon EW, Spectrum y Visitint de Ciba Vision).

B. HIDROGEL DE ALTA PERMEABILIDAD AL O₂

Mientras que la permeabilidad del oxígeno a través de las lentes hidrogel convencionales depende esencialmente de su contenido en agua, en los nuevos hidrogeles su permeabilidad al oxígeno depende especialmente de las estructura química de su fase sólida.

En los hidrogeles convencionales el oxígeno se disuelve en la fase acuosa y pasa a través de la lente por esta fase, aumentando la permeabilidad en razón directa con la hidratación. El límite de la permeabilidad a los gases de las lentes hidrogel convencionales es la permeabilidad del agua pura, que sería la permeabilidad a los gases de una lente hipotética hecha de agua sin polímero. Esta lente sería aproximadamente entre seis y siete veces menos permeable al oxígeno que una lente de goma de silicona del mismo espesor. En contraste, la fase sólida (el polímero) de los hidrogeles convencionales es esencialmente impermeable al oxígeno.

La mejor transmisibilidad al oxígeno de las lentes convencionales de alto contenido en agua, se obtiene con lentes de espesor muy fino. Alta trasmisibilidad al oxígeno es particularmente deseable en las lentes de uso continuado, porque necesitan trasmitir mejor los gases, para satisfacer la fisiología corneal que con el ojo cerrado, que las de uso diario.

Los nuevos hidrogeles están hechos con polímeros que no sólo absorben agua, pero que además son permeables al oxigeno. Con estos nuevos hidrogeles se han hecho LC que con aproximadamente 50% hidratación y espesor normal transmiten suficiente oxígeno para satisfacer la fisiología corneal con el ojo cerrado.

Los polímeros usados en estos hidrogeles consisten de porciones hidrófilas, para absorber el agua, y porciones hidrófobas, para la permeabilidad a los gases.

Normalmente en un medio acuoso como son los hidrogeles los segmentos hidrófobos no son compatibles con las hidrófilos. No obstante, los químicos han logrado crear hidrogeles opticamente homogeneos copolimerizando ciertos monómeros hidrófilos con monómeros hidrófobos en las proporciones apropiadas o agregando grupos hidrófilos a los monómeros hidrófobos para hacerlos compatibles con los monómeros hidrófilos en el hidrogel.

– Una clase de hidrogeles de alta permeabilidad a los gases se preparan copolimerizando los monómeros usados para la fabricación de los materiales de las lentes rígidas permeable a los gases, con monómeros similares a los usados en los hidrogeles convencionales. Aunque estos copolímeros tienen la estructura básica de enlaces carbono-carbono de los hidrogeles convencionales, su permeabilidad al oxígeno tiene lugar no solo a través del agua de hidratación, sino también a través de los radicales siloxano de la fase polímerica del hidrogel. Los radicales siloxano que son muy hidrófobos se segregan en zonas separadas de la fase acuosa que, para mantener la transparencia del hidrogel, deben ser de un tamaño inferior a la longitud de onda de la luz visible.

Otra clase de hidrogeles de alta permeabilidad al oxígeno, consiste de materiales similares al oxyfilcon A, que fue una lente de contacto experimental relativamente antigua, hecha de un copolímero del a, v-bismetacriloxipropilo-polidimetilsiloxane [Fórmula XII] con NVP y MMA.