Modulo de Elasticidad de LC

Artículo Original

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Revista

Panamericana de

Lentes de Contacto

Efectos del módulo de elasticidad en la adaptación de lentes de contacto de hidrogel de silicona Modulus effect in silicone hydrogel contact lens fitting Fernando Ballesteros

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1 O.D., Docente Investigador, Universidad de La Salle. Maestro en Ciencias de la Visión, Universidade de La Salle.

Fellow International Association of Contact Lens Educators (FIACLE).

Docente del The Vision Care Institute™, Bogotá.

 Palabras Clave Hidrogel de Silicona, Módulo de elasticidad, Fuerzas de adaptación, Presión palpebral, Contenido de agua.

 Resumen Se hace una amplia descripción de las bases físicas y el funcionamiento mecánico de los lentes de contacto y cómo es que el módulo de elasticidad o rigidez puede impactar la adaptación así como tener una repercusión la comodidad o adaptación. En los materiales de hidrogel de silicona es importante conocer sobre esta propiedad como un complemento al entendimiento de los materiales.

 Key-Words Silicone hydrogel, Modulus, Fitting forces, Eyelids pressure, Water content.

 Summary We describe a comprehensive view of the material basis and mechanical functioning of soft contact lens and how modulus can impact its fitting as well as influence comfort and the fitting process itself. Considering silicone hydrogel contact lens it is important to know this property as a complement to the understanding of base materials.

 Introducción Las adaptaciones de los lentes de contacto deben cumplir con tres objetivos fundamentales: Refractivo, corrigiendo ametropía por medio de cálculos físicos ópticos aplicados al lente, fisiológico, con el cual se guarda la integridad del tejido corneal, creando condiciones favorables para el desarrollo normal de todos y cada uno de los procesos metabólicos sucedidos en la cornea, y sicológico, con el cual se hace referencia al confort y tolerancia del lente otorgando especial cuidado a la relación mecánica entre cornea y lente.

Dirección para la correspondencia: Fernando Ballesteros - Universidad de La Salle - Sede Chapinero. Edificio Clínica de Optometría. Carrera 5 No 59 A- 44. Bloque A. Piso 6. Bogotá, Colombia. Tel.: (57-1) 3497535, Fax: (57-1) 3497590. E-mail: joballesteros@unisalle.edu.co

La tecnología de los nuevos materiales de lentes de contacto ha desarrollado grandes cambios estructurales para solucionar los obstáculos presentados en el camino del lente de contacto ideal, uno de los principales inconvenientes para tal fin tenía bases en la cantidad de oxigeno que la cornea necesita para permanecer sana, ya que los materiales tradicionales no lo suministran adecuadamente, creando así reacciones adversas del tejido con los las consecuencias conocidas y no deseadas en la integridad corneal.

Por fortuna el desarrollo de polímeros de altas permeabilidades ha solucionado el problema de oxigenación y ha contribuido a mantener la salud corneal de los usuarios, pero no todos los problemas de los lentes son por causa de la oxigenación, los factores referentes a infecciones y confort www.rpalc.com - Vol. 1, no 4 - octubre/noviembre/diciembre 2009

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Artículo Original también tenían que ver con las adaptaciones no exitosas.

La fabricación de los materiales superpermeables blandos implica la combinación de la silicona como elemento básico en la permeabilidad, pero su carácter hidrofóbico riñe con el factor hidrofílico del lente, para unir dos partes antagónicas con respecto a la afinidad con el agua, se debe recurrir a diversos y sofisticados métodos que buscan un perfecto acoplamiento entre los componentes estructurales, tanto en la superficie como en la matriz del lente.

El resultado de esta fusión son materiales de características superpermeables que dejan trasmitir suficientes cantidades de oxigeno de la atmosfera a la cornea, con lo cual aseguramos el buen funcionamiento metabólico, evitando efectos adversos tales como edemas, hiperemias bulbares y limbales, formación de neovasos y microquistes, que se encuentran comúnmente e con el uso de lentes de hidromel tradicional, este nuevo material se ha llamado como Hidrogel de Silicona.

La mala fisiología corneal era la principal causa de complicaciones en los usuarios de lentes, pero los nuevos materiales han contribuido a la alta tasa de resolución de ellas, sin embargo quedan factores importantes que inciden en la aparición de otras complicaciones; las inflamatorias, las infecciosas y las mecánicas (Fonn y cols., 2005).

Como respuesta inflamatoria ocular se puede encontrar el ojo rojo agudo o CLARE, por su significado en ingles (Contact Lens Accute Red Eye), frecuente en usuarios de uso extendido, y menos frecuentes en usuarios de uso diario pero en similares frecuencias en usuarios de hidrogel tradicional y usuarios de hidrogel de silicona con lo cual queda descartada como causa la oxigenación, también es factible la aparición de ulceras corneales periféricas (CLPU) siendo estas de carácter estéril y pudiéndose llegar a confundir con los infiltrados subepiteliales periféricos al emerger estos a la superficie, las queratitis infiltrativas, son también reacciones inflamatorias que aparecen en usuarios de lentes de contacto blandos con frecuencia y que no se deben a situaciones hipóxicas del tejido (Sweeney y cols., 2002).

Otro tipo de complicaciones que tampoco dependen directamente del oxigeno suministrado a la cornea son las complicaciones de carácter infeccioso y en especial la queratitis microbiana (MK) de gran agresividad e incidencia en los usuarios de lentes hidrogel de uso extendido 1:50 y en uso diario 1: 5.000 mientras que en usuarios de hidrogel de silicona de uso extendido es de 5:10.000 anualmente (Stapleton y cols., 2005).

En resumen, las complicaciones tienen cuatro causas: fisiológicas, inflamatorias, infecciosas y mecánicas, la primera está resuelta con los materiales de alta transmisibilidad, las restantes tienen otras causas que deben seguirse estudiando para llegar a su solución.

que una fuerza. Según la enciclopedia Wikipedia, “en física e ingeniería, el término elasticidad designa la propiedad mecánica de ciertos materiales de sufrir deformaciones reversibles cuando se encuentra sujetos a la acción de fuerzas exteriores y de recuperar la forma original si estas fuerzas exteriores se eliminan.

La propiedad elástica de los materiales está relacionada, como se ha mencionado, con la capacidad de un sólido de sufrir transformaciones termodinámicas reversibles. Cuando sobre un sólido deformable actúan fuerzas exteriores y éste se deforma se produce un trabajo de estas fuerzas que se almacena en el cuerpo en forma de energía potencial elástica y por tanto se producirá un aumento de la energía interna.

El sólido se comportará elásticamente si este incremento de energía puede realizarse de forma reversible, en este caso decimos que el sólido es elástico”.

Se conoce como modulo de elasticidad a la “resistencia que tiene un material a ser deformado”, es comparable con la rigidez o la dureza del material de tal forma que a mayor dureza mayor modulo de elasticidad.

Al aplicar estos principios a las adaptaciones de los lentes de contacto, encontramos que el lente de contacto al igual que la cornea son materiales plásticos que están interactuando permanentemente por medio de la aplicación de fuerzas físicas entre si y que deben interactuar con las fuerzas ejercidas por los parpados.

Las unidades de medida del modulo de elasticidad son los Pascales, siendo este igual a 1 Newton/m2.

La formula física del Modulo de Elasticidad es:

Módulo de Elasticidad Es un parámetro que caracteriza el comportamiento de los materiales elásticos, según la dirección en la que se le apli-

En los lentes de contacto, el parpado ejerce una tensión sobre el lente y este a su vez sobre la cornea, produciéndose como reacción una fuerza del ojo hacia el lente

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En la cual: σ = Fuerza de tensión por unidad de área; є = deformación producida.

Gráficamente se representa:

La distancia 1-2 representa la cantidad de deformación producida al aplicar la tensión σ.

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Efectos del módulo de elasticidad en la adaptación de lentes de contacto de hidrogel de silicona

y del lente hacia el parpado, e implicando la aplicación mecánica de fuerzas físicas sobre el tejido sensible (ojo y parpado), al mismo tiempo que dependiendo del modulo de elasticidad del lente, este tomara en mayor o menor cantidad la forma corneal, (deformación elástica), y la cornea podrá también deformarse por la fuerza de tensión recibida por el lente.

El efecto mecánico del lente de modulo alto, sobre el ojo fue descrito por Tom Løfstrøm y Allan Kruse en el artículo titulado “A Conjunctival Response to Silicone Hydrogel Lens Wear” y en el cual describe como el epitelio conjuntival se vio afectado con el uso de estos lentes, en un caso en particular (Løfstrøm, 2005). Foto 1.

también afecta el modulo de elasticidad del lente.

Existe una relación inversa entre el contenido de agua de un lente blando convencional y el modulo de elasticidad del mismo, pero también existe una relación directa en estos materiales entre el contenido de agua y la permeabilidad al oxigeno (Dk) [Szczotka-Flynn, 2006].

En los lentes de Hidrogel de Silicona la relación es diferente para la permeabilidad, ya que está dada por la silicona, material hidrófobo por naturaleza, la relación directa se establece entre la silicona y la permeabilidad, mientras que el contenido de agua y la permeabilidad son inversamente proporcionales; el modulo de elasticidad se ve afectado en la mayoría de estos materiales puesto que las cantidades de agua reducidas , aumentan la rigidez de la misma forma que las altas cantidades de silicona.

El Dr. Noel Brennan explica esta relación diciendo: “Los polímetros son principalmente compuestos por largas cadenas moleculares que contienen unidades básicas repetidas, esto tiene una inherente flexibilidad en las largas cadenas, que depende de la unidad básica que se repite. La unidad puede estar constituida por un simple monómero o de una interminable cadena combinada de Monoceros diferentes, e incluso polímetros” [Szczotka-Flynn, 2006].

Con relación a los materiales de hidrogel tradicional, los doctores Natan Efron y Philip Morgan, afirmaron después de medir el contenido de agua y la permeabilidad de 17 diferentes materiales de hidrogel, que la adición de copolímeros al material básico de los lentes otorgaba máximos valores de permeabilidad de 30 x 10-11 lo cual no es suficiente para uso prolongado, no siendo posible pronosticar los valores de transmisibilidad por medio del contenido acuoso [Szczotka-Flynn, 2006].

Foto 1. Pliegue conjuntival (Løfstrøm) relacionado a alto módulo de elasticidad

Características y Módulo Los lentes de contacto deben mantener un completo equilibrio de sus características para optimizar su desempeño y tener una buena adaptación.

Diámetro y Curva Base Pero no solo se ve afectada la permeabilidad y la dureza en los materiales con diferente modulo, la perfecta adaptación del lente sobre la forma corneal también tiene variaciones, una buena relación entre el diámetro del lente y el modulo de elasticidad tendrá como resultado un adecuado cubrimiento y posicionamiento del lente sobre la cornea, en las corneas curvas es necesario contar con lentes de módulos bajos y

Contenido de Agua Los lentes de contacto blandos presentan diferentes contenidos acuosos, que inciden directamente en los valores de permeabilidad del material, pero este contenido acuoso

Tabla 1. Parámetros técnicos de lentes de contacto blandos. Fuente: http://www.siliconehydrogels.org 02 Optix/ ‘Air Optix Agua Lotrafilcon B, * Agua + lubricant

02 Optix Custom (IND-EUR)

Acuvue Advance

Acuvue Oasys

Biofinity

Avaira

Sifilcon A

Galyfilcon A

Senofilcon A

Comfilcon A

Enfilcon A

Ciba Vision

Ciba Vision

Ciba Vision

J&J Vistakon

J&J Vistakon

Cooper Vision

Cooper Vision

36%

24%

33%

32%

47%

48%

46%

99(0.09) [110]

140(0.08) [175]

110(0.08) [138]

82(0.07) [117]

60(0.07) [86]

128(.08) [160]

100(.08) [125]

148 1.1

238 1.4

190 12

11

65 0.4

38% 103(0.07) [147] *(-4.00DS) 92 0.6

95

80

78

2

65

68

Nombre Comercial

Purevision

Focus Night & Day

US Name

Balafilcon A

Lotrafilcon A

Fabricante

Bausch & Lomb

Contenido H20 DK (CT) [DK/t] (-3.00DS) T.Modulus (psi) I. Modulus (MPa) I nitial Adv Contacte)

0.75 2

2

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Artículo Original curvas bases curvas ,preferiblemente con diámetros amplios, ya que estos se adaptan mas fácilmente a estas superficies que los módulos altos de curvas bases iguales (Snyder, 2007).

La industria ha profundizado recientemente en la relación del contenido de agua, el modulo y la cantidad de silicona, con el objetivo de encontrar materiales mas balanceados que mejorando la relación mecánica entre cornea y lente, permitan mayor confort al paciente durante el tiempo de uso (Tabla 1).

Conclusión Adaptar lentes de contacto implica mucho más que la selección de un material que deje respirar adecuadamente la córnea, especialmente los últimos materiales blandos de hidrogel de silicona aparecidos poseen características especiales que pueden marcar la diferencia entre el éxito y el fracaso, el espesor del lente, el diámetro, y la curvatura son de vital importancia, pero el módulo de elasticidad juega un especial papel a la hora de la elección.  Bibliografía 1. Fonn, D & Sivak, A. “Riesgos y beneficios de los materiales de alto Dk”. CL Spectrum, Feb. 2005. Disponible en: http://www.clspectrum.

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