Evolución histórica de los materiales usados para las lentes de contacto

FACULTAD DE CIENCIAS Grado en Óptica y Optometría MEMORIA TRABAJO FIN DE GRADO TITULADO EVOLUCIÓN HISTÓRICA DE LOS MATERIALES USADOS PARA LENTES DE CONTACTO. Presentado por Raquel Carrasco Morcillo Tutelado por: Alicia Maestro Fernández. Tipo de TFG:  Revisión ☐ Investigación En Valladolid a, 22/05/2019 Carrasco R. Evolución histórica de los materiales usados para las lentes de contacto. 1 ÍNDICE LISTADO DE ABREVIATURAS........................................................................ 2 RESUMEN ……………………..………………………………………….………….3 1. MATERIAL Y MÉTODOS........................................................................4 2. JUSTIFICACIÓN DEL TRABAJO ……………………...………….……….5 3. INTRODUCCIÓN ...................................................................................6 3.1 LENTES DE CONTACTO..................................................................6 3.2 TIPOS DE LENTES DE CONTACTO…………………….…………….7 3.3 BREVE HISTÓRIA DE LAS LENTES DE CONTACTO Y SUS APLICACIONES…………………………………………………....……..9 4 RESULTADOS Y DISCUSIÓN……………………...…………………………..12 4.1.1 MATERIALES UTILIZADOS EN LA FABRICACIÓN DE LENTES DE CONTACTO ……………………………………………….....12 4.1.2 EVOLUCIÓN DE LOS MATERIALES ………………………….14 4.1.2.1 MATERIALES PARA LENTES DE CONTACTO RÍGIDAS…………………………………………… ………..14 4.1.2.2 MATERIALES PARA LENTES DE CONTACTO BLANDAS…………………………………………… …........16 CONCLUSIONES ………...............................................................................19 BIBLIOGRAFÍA ..............................................................................................20 Carrasco R. Evolución histórica de los materiales usados para las lentes de contacto. 2 LISTADO DE ABREVIATURAS. 1) LC: lente de contacto. 2) LCH: lente de contacto hidrofílicas. 3) LCR: lentes de contacto rígidas. 4) LCRPG: lentes de contacto rígidas permeables al gas. 5) DK: coeficiente de permeabilidad al oxígeno. 6) PMMA: Polimetilmetacrilato. 7) MMA: metilmetacrilato. 8) HEMA: Hidroxietilmetacrilato 9) NVP: N-vinilpirrolidona. 10) AM: Ácido metacrílico. 11) EDGMA: Etilenglicoldimetacrilato. 12) ACB: Acetato Butirato de Celulosa. 13) HiSi: Hidrogel de Silicona. 14) FDA: Food and Drug Administration. 15) Dk/t: Transmisibilidad al oxígeno. Carrasco R. Evolución histórica de los materiales usados para las lentes de contacto. 3 RESUMEN. Las lentes de contacto son una alternativa a las gafas y sirven para la corrección de las diferentes ametropías. Con la realización de esta revisión bibliográfica se pretende describir cuales son los principales tipos de lentes de contacto existentes, proporcionando también información sobre algunas de las ventajas e inconvenientes que poseen cada una de ellas, para así de esta manera poder explicar cuáles han sido los diferentes materiales que se han empleado hasta la actualidad en los diferentes tipos de lentes de contacto. Además, se ha realizado una breve explicación sobre como gracias a diferentes autores, las lentes de contacto han ido adquiriendo, ya sea por los diferentes diseños como por la variedad de materiales, características más satisfactorias con el fin de resolver ciertas complicaciones que estas producían tras la adaptación durante un cierto tiempo sobre la superficie ocular, entre la que cabe destacar principalmente la hipoxia corneal, acentuando de esta manera la importancia que tiene el paso de oxígeno a través de las lentes de contacto. ABSTRACT. Contact lenses are an alternative to glasses and are used to correct different ametropies. The purpose of this bibliographic review is to describe the main types of contact lenses, providing information about some of the advantages and disadvantages of each of them. The intention of this review is to explain what different materials have been used to date in different types of contact lenses. A brief explanation is included about how the contact lenses have improved, either by the different designs or by the variety of materials, with more satisfactory characteristics. These improvements allow to solve certain complications that the lenses produced after the adaptation for a certain time on the ocular surface. Of those complications, the corneal hypoxia is one of the most remarkable. In relation with this disease, it will be explained the importance of the penetration of oxygen through the contact lenses. . Carrasco R. Evolución histórica de los materiales usados para las lentes de contacto. 4 1. MATERIAL Y MÉTODOS. Se trata de un trabajo basado en una revisión bibliográfica. De este modo se ha llevado a cabo una indagación detallada que ha proporcionado información científica sobre cómo ha sido la evolución de los materiales empleados para la fabricación de las lentes de contacto. Para ello, se han consultado diferentes libros, revistas y artículos científicos tanto en formato papel como digitales. En los libros se escogieron aquellos capítulos correspondientes al tema a tratar, desechando aquellos de menor interés. Estos se encuentran en las bibliotecas de la facultad de Ciencias y de Medicina correspondientes a la Universidad de Valladolid. Por otro lado, se ha utilizado como material complementario temario correspondiente a ciertas asignaturas cuya materia corresponde al trabajo en cuestión. El idioma empleado mayoritariamente ha sido el español, aunque también se han consultado referencias bibliográficas en inglés. Se ha querido extraer una bibliografía lo más actual posible, pero debido a las características de este trabajo se ha necesitado la indagación de artículos publicados anteriormente para conseguir de esta forma información relativa sobre la evolución, materiales y tipos empleados en las lentes de contacto. Carrasco R. Evolución histórica de los materiales usados para las lentes de contacto. 5 2. JUSTIFICACIÓN DEL TRABAJO. En este Trabajo de Fin de Grado se realiza una revisión bibliográfica sobre los materiales utilizados en la fabricación de las lentes de contacto. Además de explicar cómo han ido surgiendo los diferentes materiales de las que están compuestas dichas lentes, se van a tratar otros aspectos como los tipos que existen, la importancia que tienen para las personas, o como fueron evolucionando dichas lentes a lo largo de la historia. De este modo, lo que se busca con esta revisión es explicar cómo ha sido la evolución de los materiales empleados en la fabricación de las lentes de contacto, y que ha permitido solucionar las diferentes complicaciones que surgían con los materiales, desde el estrés hipóxico hasta ciertas patologías oculares. Por esta razón, se ha llevado a cabo detenidamente, un análisis bibliográfico en busca de toda esta información. Carrasco R. Evolución histórica de los materiales usados para las lentes de contacto. 6 3. INTRODUCCIÓN. 3.1. LENTES DE CONTACTO. La córnea es la estructura avascular con mayor potencia refractiva del globo ocular. Está protegida mediante los párpados y la película lagrimal, sobre la que se apoya la lente de contacto. De esta forma se crea un espacio entre córnea y lente que permite el intercambio de oxígeno, totalmente necesario para mantener la superficie corneal sin alteraciones. Al igual que las gafas, las lentes de contacto están diseñadas para la corrección de los defectos de refracción de la luz, entre los que se encuentran la miopía, la hipermetropía y el astigmatismo entre otros. Se trata de una alternativa a las gafas, cuya principal diferencia con respecto a estas, es que se mantienen adheridas a la superficie corneal. Además, existen córneas irregulares, como sucede en el queratocono, queratitis marginal pelúcida, queratoglobo, etc, de modo que los rayos de luz procedentes del infinito óptico no refractan de forma correcta, lo que conlleva al paciente a la falta de nitidez en la imagen con su corrección con gafas (imagen 1). 1 En estos casos, la lente de contacto permite la absorción de las irregularidades corneales de modo que la luz pueda refractarse de forma correcta. Se debe tener en cuenta, que las lentes de contacto blandas siguen el movimiento ocular, por lo tanto, la única opción para el tratamiento de estas irregularidades son las lentes de contacto rígidas. 2 , 3 Imagen 1: Demostración de la corrección de irregularidades con LC. Por otro lado, las lentes de contacto tienen una serie de ventajas con respecto a las gafas, ya que proporcionan una reducción de las aberraciones, así como una mejora estética o una mayor calidad visual, de aquí que existan personas que tengan cierta dependencia de sus lentes de contacto. Sin embargo, también presentan una serie de inconvenientes relacionados con la mala limpieza de estas, dando lugar a ciertas complicaciones muy frecuentes entre los portadores de lentes de contacto. 4 Carrasco R. Evolución histórica de los materiales usados para las lentes de contacto. 7 3.2 TIPOS DE LENTES DE CONTACTO. En la actualidad, existen numerosos tipos de lentes de contacto. Este trabajo se centra en los dos más comunes y empleados por los pacientes. • Lentes de contacto hidrofílicas (LCH): se trata de lentes fabricadas con materiales flexibles que junto con el agua permiten que exista una transmisibilidad de oxígeno entre la lente de contacto y la córnea, siendo esta mayor cuanta más presencia de agua presenten. De esta manera, se consigue un aumento de la comodidad al disponerlas sobre la superficie ocular. Estas lentes son de diámetro grande de modo que sobrepasan el limbo corneal apoyándose en la esclera, son de menor dureza que las lentes rígidas y debido a la flexibilidad que estas presentan no son aptas para la corrección de astigmatismos elevados, puesto que se adaptan perfectamente a la superficie corneal. Por otra parte, dichas lentes son las más recomendables para la práctica de deportes, así como para niños. A su vez pueden ser esféricas o tóricas y pueden reemplazarse diaria, quincenal o mensualmente. Entre los inconvenientes que presentan se puede indicar la limitación en la corrección de ciertas ametropías o patologías, hábitos de limpieza más exhaustivos, etc.2, 5 • Lentes de contacto rígidas permeables a los gases (LCRPG): se trata de lentes de menor diámetro, mayor dureza, que proporcionan una excelente calidad óptica, así como un mayor intercambio de oxígeno con la córnea gracias a los materiales de los que están compuestas, generando de este modo una menor sequedad ocular y posibilitando un uso prolongado de las mismas. Su principal característica es la posibilidad de corregir el astigmatismo corneal, incluso con valores elevados, por el hecho de que no se adaptan a la morfología corneal a diferencia de las lentes de contacto blandas. Además, las lentes rígidas son las más adecuadas para enmendar córneas irregulares cuya morfología se encuentra alterada. Pero, por otro lado, estas lentes presentan también una serie de inconvenientes, entre los que destacan su incomodidad inicial, que conlleva un periodo de adaptación a la lente un poco más largo por parte del usuario, una deformación corneal transitoria así como una mayor predisposición a la aparición de depósitos. No están indicadas para realizar ciertas actividades entre las que podemos destacar el deporte.2,5 En la imagen 2 se recoge una tabla resumen comparativa de ambos tipos de lentes de contacto. Carrasco R. Evolución histórica de los materiales usados para las lentes de contacto. 8 Imagen 2: Tabla de comparación de las lentes hidrofílicas vs rígidas. Además de estos dos tipos de lentes existen otros utilizados con menor frecuencia: • Lentes terapéuticas, las cuales sirven para la solución de una condición patológica a nivel ocular. • Lentes cosméticas, las cuales sirven para variar el aspecto de una persona voluntariamente. • Lentes de contacto multifocales, fabricadas para el tratamiento de la presbicia. • Lentes esclerales, las cuales son lentes semirrígidas con diámetros elevados (mayor que las lentes blandas), que se apoyan sobre la esclera y proporcionan un buen intercambio lagrimal. Son recomendables para pacientes con ojo seco. • Lentes asféricas, cuya característica principal es que al menos una de sus superficies es asférica. Con ello se consigue eliminar la aberración esférica gracias a una reducción del espesor de la lente. • Lentes de contacto híbridas, las cuales están compuestas por una combinación de lentes blandas y rígidas, siendo éstas recomendables para pacientes con una alteración en la superficie corneal. A la hora de la elección de la lente ideal para cada uno de los pacientes se deben tener en cuenta una serie de aspectos, como el error refractivo, las horas de uso que se le vaya a dar a la lente de contacto, la historia previa de uso o si presenta algún tipo de irregularidad corneal.5 Carrasco R. Evolución histórica de los materiales usados para las lentes de contacto. 15 Imagen 7: Estructura del Acetato Butirato de Celulosa. A comienzos de los años 70, se introdujo de nuevo un copolímero denominado Acrilato de Siloxano (imagen 8) formado por monómeros de metilmetacrilato junto con otros derivados de siloxano. Imagen 8: Estructura del Acrilato de Siloxano. Con el objetivo de mejorar las características del material, se le adicionaron otros monómeros como pueden ser el dimetilmetacrilato o el ácido metacrílico. Al añadir este último, el polímero aumenta la humectabilidad. Además, debido a los enlaces formados con el siloxano se consigue un aumento de permeabilidad a los gases, así como flexibilidad, aunque, por otro lado, las lentes tienen una mayor predisposición a la aparición de depósitos, deshidratación epitelial, etc.6, 15 Algunas de las lentes rígidas permeables al gas (LCRPG) que se integran en este grupo son:15 • Boston II • Polycon HDK. • Optacryl 60. • Paraperm O2. Otro tipo de material empleado en la fabricación de las lentes rígidas permeables a los gases es el Acrilato de Fluorosiloxano. Se trata de un material fabricado con metacrilato de siloxano y para reducir la aparición de depósitos, se le añaden monómeros de silicona fluorada (imagen 9). Al adicionar estos monómeros, el material adquiere una serie de ventajas con respecto al acrilato de siloxano, ya que disminuye la sequedad debido a la reducción de la cantidad de silicona presente, permite la posibilidad de uso prolongado y proporciona un mayor paso de oxígeno (Dk). Este tipo de material se puede clasificar a su vez en dos subgrupos dependiendo del valor del Dk. Al grupo de bajo Dk pertenecen las lentes denominadas Boston RXD, Fluorex 300 y Fluoroperm 30 que permiten un uso diario, mientras que en al grupo de alto Dk pertenecen Carrasco R. Evolución histórica de los materiales usados para las lentes de contacto. 16 lentes como Boston 7, Alberta, Equalens, Menincon EX, etc, que a diferencia de las anteriores son aptas para uso prolongado.1,15 Imagen 9: Monómeros fluorados añadidos al metacrilato de siloxano. 4.2.2 Materiales de lentes de contacto blandas. En 1971, se introdujeron las primeras lentes de hidrogel, fabricadas con un material de baja proporción en agua denominado Polymacon. Las lentes de hidrogel se obtienen uniendo varios monómeros de hidroxietilmetacrilato (HEMA), los cuales forman cadenas que se entrecruzan gracias a el etilenglicoldimetacrilato, formándose así el polímero denominado poliHEMA (imagen 10 izquierda). Se trata de un material flexible, con una gran permeabilidad al oxígeno, siendo esta mayor cuanta más cantidad de agua presente la lente, y cuyas características se pueden modificar añadiendo otros tipos diferentes de monómeros. De hecho, el HEMA tiene la capacidad de absorber cierta cantidad de agua, pero cuando se copolimeriza con otros monómeros como el ácido acrílico o la vinilpirrolidona (PVP, imagen 10 derecha), se mejora considerablemente su hidrofilia. Esta característica fundamental es la responsable de que estos materiales se sigan utilizando hoy en día.6,11 Imagen 10: Estructura del poliHEMA (izquierda) y de las unidades de PVP (derecha). Las lentes de contacto de hidrogel también se clasifican, según la Food and Drug Administration (FDA), en cuatro grupos diferentes dependiendo de la cantidad de agua y la ionicidad del material (imagen 11): • Grupo I: a este grupo pertenecen materiales con bajo contenido en agua (35-50%) y no iónicos. En este grupo se encuentran materiales como pueden ser el Tetilcon, Tetrafilcon A y Crofilcon. Carrasco R. Evolución histórica de los materiales usados para las lentes de contacto. 17 • Grupo II: pertenecen materiales con un alto contenido en agua (51-80%) y no son iónicos. El hecho de poseer mayor cantidad de agua justifica su mayor permeabilidad. A este grupo pertenecen materiales como, Lidofilcon B, Lidofilcon A, Ofilcon A y Xylofilcon A. • Grupo III: son materiales con bajo contenido en agua (35- 50%) e iónicos. A este grupo pertenecen materiales como Etafilcon, Butifilcon A, Phemfilcon A y Ocufilcon. • Grupo IV: se trata de un grupo de materiales con alta cantidad de agua (51-80%) e iónicos. A este grupo pertenecen los siguientes materiales: Bufilcon A, Vifilcon A, Perfilcon, Etafilcon A, etc.10,11, 16 , 17 , 18 Los materiales, tanto iónico como no iónicos, tienen ventajas pero también inconvenientes. Los primeros son más humectables, sin embargo, la tendencia a la aparición de depósitos es mayor. Por el contrario, los materiales no iónicos reducen la aparición de depósitos, pero provocan una evaporación con mayor rapidez, es decir, que la deshidratación del material sea mayor.11 Imagen 11: Clasificación de la FDA para algunos materiales empleados en las lentes de hidrogel. En 1990, se comenzaron a utilizar los hidrogeles de silicona (Hi-Si), con los que se mejoraron ciertas complicaciones que aparecían con las lentes de contacto de HEMA como es el caso de la hipoxia corneal. Gracias a la presencia de las unidades de silicona, enlaces Si-O, el material permite una mayor permeabilidad al paso del oxígeno que el agua en los hidrogeles convencionales, haciendo que este ya no esté asociado a la presencia de agua que posee la lente. 19 Esto proporciona un mayor confort en el uso continuado de las lentes. No obstante, también presentan ciertas complicaciones importantes entre las que cabe destacar lesiones epiteliales, incomodidad debido a la rigidez que proporciona la silicona con respecto a los hidrogeles convencionales, o conjuntivitis papilar Carrasco R. Evolución histórica de los materiales usados para las lentes de contacto. 18 gigante.11, 20 Dentro de los materiales existentes de este grupo de hidrogeles de silicona algunos de los que nos podemos encontrar son Lotrafilcon A (Night & Day) y Balafilcon A (Purevision). 21 Para resolver estos problemas se desarrollaron los hidrogeles de silicona de segunda generación los cuales se caracterizan por una mayor hidratación, aunque con un menor dk/t consiguiendo de esta forma una reducción del módulo de elasticidad, tratándose de los materiales más utilizados actualmente.19,21 Estas lentes están comercializadas para la utilización en uso diario a pesar de poseer un gran paso de oxígeno.19 Algunos de los materiales que se incluyen dentro de este grupo son Galyfilcon A (Acuvue Advance), Lotrafilcon B (Air Optix) y Senofilcon A (Acuvue Oasys).21 Con todo esto, se puede concluir que las lentes de contacto de hidrogel de silicona han supuesto un gran avance en la contactología ya que han solucionado numerosas complicaciones. A pesar de esto, no son las lentes de contacto ideales que se puedan adaptar a todo tipo de pacientes, ya que todavía hoy en día, no se han conseguido eliminar algunas de las complicaciones que estas presentan.11 Existen otros tipos de materiales los cuales están basados en materiales no HEMA. Entre ellos se pueden destacar varios materiales: • Crofilcón: No contiene HEMA. Se trata de un material hidrofóbico, pero gracias al gliceril que contiene se consigue hidrofilia. Es un material muy resistente a la presencia de depósitos. • Lidofilcón: En su composición se encuentra el MMA y la NVP. Este material tiene un elevado módulo de elasticidad consiguiendo así que la lente de contacto sea más resistente. • Atlafilcón: Tiene la principal característica de poseer un módulo de elasticidad elevado además de no atraer depósitos. Carrasco R. Evolución histórica de los materiales usados para las lentes de contacto. 19 5. CONCLUSIONES. Tras la realización del presente Trabajo de Fin de Grado se pueden extraer las siguientes conclusiones: • A pesar de parecer que las lentes de contacto son un invento de la actualidad, en realidad datan del siglo XV. Con el objetivo de corregir diferentes ametropías, Leonardo da Vinci estableció las bases de lo que actualmente se conoce como lente de contacto. • La contactología es una ciencia en constante evolución tanto en materiales como en diseño, que intenta en todo momento solventar los problemas que presentan los pacientes al disponer las lentes de contacto sobre la superficie ocular, principalmente la hipoxia corneal, aunque existen otros como edema, sequedad, etc. • Gracias a la evolución de los materiales empleados se han podido fabricar numerosos tipos de lentes que han permitido satisfacer las necesidades particulares de cada paciente, ya sean estas relativas a la estética y comodidad, mayor campo de visión, tratamiento de ciertas patologías… produciendo de este modo, un incremento considerable de la demanda de estas por parte de los usuarios. Carrasco R. Evolución histórica de los materiales usados para las lentes de contacto. 20 BIBLIOGRAFÍA. 1 Durán de la Colina, J. 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