Para todos los que llevamos gafas y lentillas, es algo de uso cotidiano, pero seguro que te has preguntado de qué material están compuestas las lentes de contacto, y la respuesta la tiene la química. Para ser objetos que, esencialmente, se parecen a películas delgadas de plástico, hay una cantidad sorprendente de química detrás de ellas. Y esta química está diseñada para maximizar la comodidad mientras las llevas puestas, y como tal, están en constante evolución y mejora. Este artículo echa un vistazo a algunos de los productos químicos con que han sido compuestas con el paso de los años.
En 1508, Leonardo Da Vinci hizo la primera descripción de un dispositivo que se asemejaba a una lente de contacto. Leonardo dibujó, al margen de uno de sus escritos, un sistema óptico consistente en una semiesfera de vidrio llena de agua y con un rostro sumergida en ésta. La única relación de estos bocetos con las lentes de contacto fue el hecho de ilustrar el concepto de un sistema refractivo “en contacto” con los ojos. Más tarde en 1637, Descartes, filósofo fundador de la base del método científico, describió de manera semejante en su libro “La Dioptrique”, la neutralización de la refracción a la entrada del ojo, mediante un tubo lleno de agua que se colocaba sobre el ojo, en cuyo extremo había un vidrio de la forma de la córnea.
La primera lente de contacto, como tal, fue desarrollada en 1801, bajo una forma algo más incómoda que la que hoy conocemos. Fueron fabricadas originalmente en vidrio, por lo que, sólo podían ser usadas para duraciones cortas, no más de unas pocas horas. Estas lentes de vidrio, posteriormente se hicieron un poco más delgadas, pero en realidad no se prestaban a la comodidad y, realmente, nunca llegaron a ser muy populares.
El concepto de lente de contacto correctora sobre el ojo, se estableció a mediados del siglo XIX, cuando Sir John Frederick William Herschel “the Young”, justificó una posible aplicación práctica de las lentes de contacto. Aún así, seguían existiendo problemas fundamentales para los investigadores: los principios ópticos y la intolerancia a las lentes de contacto. En los años posteriores, no fueron capaces de resolver estos problemas, ya que la tecnología no estaba lo suficientemente desarrollada, por lo que la investigación en este campo permaneció inactiva, salvo casos aislados.
Todo esto cambió con el advenimiento de los plásticos a finales de 1930. Los polímeros, largas moléculas que comprenden múltiples unidades más pequeñas llamadas monómeros, eran más flexibles y podrían hacer una lente mucho más delgada que se adaptaba a la superficie del ojo.
Vamos a hacer un alto en la historia de las lentes, para ver con un poco más de detalle los polímeros: siendo un monómero (del griego mono “uno” y meros “parte”) una molécula de pequeña masa molecular que unida a otros monómeros, a veces cientos o miles, por medio de enlaces químicos, generalmente covalentes, forman macromoléculas llamadas polímeros. Así, los polímeros para la fabricación de lentes de contacto son macromoléculas en cadena cuyos eslabones son los monómeros unidos entre sí en el proceso de polimerización. En la mayoría de las lentes de contacto, las cadenas poliméricas están formadas por enlaces carbónicos de las que penden radicales diversos. Otra estructura que pueden formar las cadenas poliméricas son enlaces alternantes de oxígeno y silicio de la que penden radicales, los radicales que penden de las cadenas poliméricas pueden ser hidrófilos o hidrófobos. Están los homopolímeros, que se obtienen uniendo entre sí moléculas de un solo monómero y, los copolímeros, en los que los monómeros pueden alternarse individualmente o en bloques de tamaño preciso o variable. En el caso de las lentes de contacto, por lo general, están compuestas de polímeros o copolímeros derivados de dos o más monómeros que están distribuidos en el polímero resultante sin un orden determinado.
Así pues, el polímero a ser utilizado, en las primeras lentes de contacto rígidas, fue polimetil metacrilato de metilo
(PMMA), que tenía ciertas ventajas sobre el vidrio: mejor claridad de visión y, por supuesto, era más ligero y cómodo. Sin embargo, estas lentes de contacto rígidas todavía tenían problemas, ya que este tipo de polímeros están formados por macromoléculas hidrófobas, formando mallas tridimensionales que, dependiendo de la distribución espacial de los segmentos y de su composición química, favorecen a que el polímero sea más o menos compacto, por lo que, el PMMA es prácticamente impermeable a los gases, ya que carece de zonas libres por donde podrían pasar las moléculas. Es decir, estas lentes no permitían que el oxígeno pasara a través de ellas, lo que causaba efectos adversos en el ojo.
A principios de los años 70, salen al mercado las primeras lentes de contacto rígidas permeables al gas. Este lentes mejoraban mucho el PMMA de las lentes rígidas existentes hasta esa fecha porque permitían que a través del mismo pasase una gran cantidad de oxígeno, previniendo los edemas corneales que eran bastante frecuentes con las lentes duras. El inconveniente es que se deformaban más fácilmente porque el material plástico no era tan estable como el PMMA.
Sin embargo el verdadero avance que llevó a las lentes de contacto a la mayoría de nosotros se produjo en la década de los 50, con la creación de las lentes de contacto blandas. Científicos checos, bajo la dirección de Otto Wichterle, utilizaron un polímero diferente, hidroxietilmetacrilato (HEMA), para crear lentes de hidrogel blandas y flexibles, que tenían la ventaja añadida de ser permeables al oxígeno. Se trataba de un material transparente y blando, con un contenido en agua de aproximadamente el 38% (debido a los grupos polares hidroxilo (OH)) . Estas lentes eran más cómodas, y como tales podrían ser usadas por más tiempo.
En estas lentes de hidrogel, la estructura química, el grado de entrecruzamiento y el grado de hidratación, causan que dicho polímero asuma una estructura molecular amorfa que se denomina “matriz” de la lente . Por lo general, son polímeros entrecruzados (confiriéndole características concretas de uniformidad, termoestabilidad e insolubilidad). Además, una vez sumergidos en agua los grupos hidroxilo del polímero seco absorben moléculas de agua, y, la cantidad que atraen dependerá de la cantidad de grupos OH de su formulación.
A pesar de que estas lentes blandas eran mucho mejores en permitiendo que el oxígeno a través, todavía había un margen de mejora. Así, en 1959, Joseph L. Berger, elaboró unas lentes de contacto de silicona o polisiloxanos. Estos son polímeros que contienen silicio y oxígeno, y cuyas aplicaciones son amplias y variadas, permitiendo la posibilidad de uso continúo: durante la noche o durante un período prolongado de tiempo sin privar a la córnea del ojo de oxígeno. El único problema es que la silicona es hidrofóbica (repele el agua), como tal, es propensa a problemas, debido a que la humectabilidad y comodidad disminuyen.
Las investigaciones posteriores determinaron que la silicona podría tener éxito si se combinara con un material hidrogel. Por eso, la silicona, utilizada con el oxígeno, formando los denominados grupos siloxanos, se combinó con monómeros hidrofílicos (N-Vinilpirrolidona, N, N-dimetilacrilamida (DMA)…) para conseguir nuevos polímeros, denominados hidrogel de silicona, sin propiedades adversas. Los grupos siloxano son los que confieren una mayor permeabilidad al oxígeno mientras que los monómeros hidrofílicos son aquellos que proporcionan las características de hidratación al polímero final.
En comparación, la transmisibilidad de oxígeno de las lentes de contacto hidrogel, era limitada o dependía de la cantidad de agua del material, mientras que, en las lentes de contacto de hidrogel de silicona, está dada por el componente de la silicona lo que hace la diferencia más grande entre los dos materiales, siendo éste, el factor que revolucionó la fabricación y el mercado de las lentes de contacto. Aunque uno de los inconvenientes de la silicona, como base para un material de fabricación de lentes de contacto, es la hidrofobicidad, contrario a una adecuada hidratación para las lentes y consecuentemente para la córnea, este problema fue resuelto con las nuevas polimerizaciones y con los tratamientos superficiales se obtuvieron lentes de contacto cómodas que superaban los criterios de oxigenación corneal para uso diario y nocturno.
A pesar de que esta primera generación de lentes de hidrogel de silicona presentaba mejoras en cuanto a las lentes de contacto de hidrogel convencionales, seguían apareciendo dificultades en cuanto a la comodidad. Por ello, el objetivo en la investigación y desarrollo de nuevos polímeros para las lentes de hidrogel de silicona, es ofrecer nuevas mejoras sobre las primeras lentes de hidrogel de silicona, que puedan mejorar la comodidad de las lentes, sin afectar a las características positivas que ya poseían.
Hoy en día, se considera a las lentes de contacto de hidrogel de silicona como el aporte más importante en cuanto a la seguridad de llevar de lentes de contacto, sin embargo, esto no significa que se pueda considerar a este tipo de lentes como las ideales, por lo que seremos testigos de futuras evoluciones del material que conforma dichas lentes.
Fuentes
Cambios en las superficies de las lentes de contacto de hidrogel de silicona con el uso por Clara Abadías Ferreiro
www.compoundchem.com/2015/10/13/contactlenses
cuidatuvista.com/historia-de-las-lentes-de-contacto
Imagen principal www.opticos-optometristas.com/foro/autogaleria/tmp/0041ef3c9f.jpg
Resto imágenes: wikipedia
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Muy didáctico e interesante artículo.Me ha gustado mucho.
¡Gracias Roberto!