材料
出处：按学科分类—医药、卫生 上海医科大学出版社《视光学手册》第138页（3315字）
最初的接触镜是用玻璃制造的，显然这种材料太脆，太危险，其应用非常有限，被称为巩膜镜。现代接触镜多采用各种不同的塑料及聚合材料。
接触镜的特性要求包括以下两个方面。
(1)折射率(refraction) 这些聚合材料必须有一定的折射率，使光线有足够的屈光作用和制成需要的屈光度，从而矫正一定范围的屈光不正。材料必须透明、均匀和具有理想的光透射比。
(2)湿润性(wettability) 材料的表面必须能使泪液铺开形成泪液膜，以润滑眼球表面。干燥区域不仅会产生不适，而且会影响光线的透过，使视力模糊。
8．2．1 硬性材料
(1)聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate，PMMA) 制造硬质接触镜最普遍的材料是PMMA。最初这种材料被用来制造飞机风舱，后来发现其没有毒性，于1939年在美国首次使用于制造接触镜。该种材料的折射率为1．490，可以染成各种不同的颜色。
PMMA在空气中对可见光的透过率为92%，能滤过波长＞340nm的紫外线，并能稳定地减少波长＜1100nm的红外线。且该材料具有良好的铸压性能和机械加工性能。大部分镜片是采用小圆形细扣材料，然后车削加工制成。这种材料是由甲基丙烯酸甲酯(methyl methacrylate)聚合的非结晶性热塑材料(图8－1)。生产商广泛使用的商品名为Perspex。
图8－1 PMMA的化学结构
注：CH3为甲基；CH2为亚甲基；C为碳；O为氧
采用PMMA主要是因为它有一定的湿润性，PMMA的湿润角为60°～75°。大部分人戴用PMMA镜片没有任何明显湿润性不良的问题。当然也有个别特殊情况。
(2)第一代透气材料(gas permeables) 醋酸丁酯纤维素(cellulose acetate butyrate，CAB)是一种天然的聚合物，并非采用单体人工聚合而成。它质硬，弹性低，折射率为1．460～1．490。CAB于1978年在美国被批准用于制造接触镜。它的氧通透性比较小，含水量为2．2%。当用水浸泡时可能卷起，因此，用CAB制作接触镜的厚度必须比PMMA厚，以适应这种材料的特性。
CAB是首次被使用的透气镜片材料，Dk值为4～6u。CAB的另一个缺点是，当为高屈光度时，用车削法制造的镜片久用后会趋于变平。由于质地相当软，容易擦伤和吸附脂质沉淀。
由于新的透气镜片蛋白质沉积问题更明显，故虽然CAB的透氧量比较低，但是在接触镜市场上仍占一席之地。
(3)甲基丙烯酸甲酯聚合体(MMA polymers) 是几种不同的单体通过共聚形成的聚合物。这种聚合体的性能类似于PMMA，但是折射率却较高。一种称为Methyl methacrylate styene的材料折射率能达到1．567，因此很合适用来加工双焦点接触镜的近用区。
(4)第二代透气材料 它是硅和氟化物的复聚合体，是将硅或氟化物结合进PMMA之中。由SynteX制作的Polycon镜片便是第一种此类镜片。这种镜片的Dk值为8u。它的优点是可以做得很薄。
第二种此类材料是Boston。它的透氧量高于PolyCon，Dk值约为12u。虽然当初生产商感到精加工镜片边缘时比较困难，但是不久便被大部分生产商所接受。与最初的Alberta SM38和XL30材料相同，Boston材料也会吸附蛋白质。
(5)第三代透气材料 此类材料是高透气性的复聚合体。其中BoSton Ⅳ的Dk值为24u，Paraperm EW的Dk值为56u。如果将它们做得非常薄，这些材料的高透氧性就可以使戴镜时间更久。
(6)氟聚合物(fluorpolymers) 这种材料由3M公司制造，具有非常高的透氧性，Dk值为170u。但是该材料的湿润性不理想，且不能被铸压。
(7)Optakryl 此种材料的Dk值接近70u，并且能够被车削。
(8)Alberta EW 此种材料的Dk值为48u。根据Brian Holden的实验显示，透氧镜片所标注的Dk值其实际的生理效果仅为其Dk值的一半。因此，虽然新的材料Dk值非常高，但是应该考虑其实际效果是公布Dk值的一半。
8．2．2 水凝胶(亲水性或软性)材料
理想的接触镜材料应该是既可提供光学矫正，又能与角膜生理相符。两个捷克斯洛伐克的化学家Wicchterle和Lim做了这种材料的开创性工作，于1960年发表了亲水性水凝胶材料的论文。这种材料含水量在30%～80%不等，当为30%～40%含水量时其性能更加稳定。
(1)聚甲基丙烯酸羟乙酯(hydroxyethyl methacrylate，PHEMA) HEMA单体含有羟基(hydroXyl)团，可被聚合体所保留容纳，并且能吸水膨胀(图8－2)。常用的水凝胶是PHEMA。它的软化点在120℃(因此可以放置在沸水中)。当水合以后其含水量为38%～39%，质软、有弹性，延伸20%的长度以后还可恢复到原来的长度。脱水以后可变硬，且易碎。完全达到水合状态约需2小时，完全脱水约需5小时。
图8－2 HEMA的化学结构
注：OH为羟基
氧通透性与含水量相关，因此镜片后面的泪液膜便很重要。荧光素钠(sodium fluorescein)是硬性接触镜试戴时使用的黄色染色剂，不能用于PHEMA，因为这种染色剂会被该种材料吸收。PHEMA是最广泛使用的软性接触镜的一种聚合体，它的Dk值为8u。可被加工得很精确和很薄。
(2)乙烯吡咯烷酮复聚合物(vinyl pyrrolidone Co－polymers) HEMA能够与聚乙烯吡咯烷酮(polyvinyl pyrrolidone，PVP)和甲基丙烯酸缩水甘油酯(glycerol methacrylate，GMA)等其他材料形成共聚物，成为高含水量的聚合体，其折射率比较低，仅为1．34，含水量可高达95%(通常是70%)。
8．2．3 弹性体(合成橡胶)
弹性体是在室温中能伸长2倍以上，然后又可立即恢复至原长度的一种材料。
硅橡胶(silicone，即硅氧烷甲基化合物)，是一种透明的合成橡胶，被试用于接触镜材料获得成功。其丙基类(phenyl group，C6H5)的折射率可达1．439。通过使用不同的化学辅基(chemical side－group)，可使材料得到不同的硬度。镜片通过热压成形，因为该材料不能机加工。硅胶的湿润性及含水量很低，甚至完全不含水，但是它具有很高的透氧性。用它的纯结构与PMMA聚合，可以形成更高透氧性的硬性接触镜。
图8－3 硅胶的化学结构
注：Si为硅