ES2214020T3 - Sistema optico, en especial lentilla intraocular, lentilla de contacto. - Google Patents

Sistema optico, en especial lentilla intraocular, lentilla de contacto.

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ES2214020T3 ES99911858T ES99911858T ES2214020T3 ES 2214020 T3 ES2214020 T3 ES 2214020T3 ES 99911858 T ES99911858 T ES 99911858T ES 99911858 T ES99911858 T ES 99911858T ES 2214020 T3 ES2214020 T3 ES 2214020T3
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Abstract

Un sistema óptico, del tipo lente intraocular, obtenido a partir de un material homogéneo cuyo índice de refracción óptico presenta variaciones en al menos una dirección dada, caracterizado porque dicho índice de refracción es variable bajo la acción de un efecto mecánico y porque dicho material homogéneo está constituido por al menos un polímero tridimensional de cristales líquidos.

Description

Sistema óptico, en especial lentilla intraocular, lentilla de contacto.
La presente invención se refiere a sistemas ópticos, especialmente sistemas ópticos centrados tales como lentes intraoculares, lentes de contacto, etc.
Se dice que el ojo humano es un sistema óptico complejo cuya función es transmitir al cerebro las imágenes que le llegan. Uno de los elementos esenciales es el cristalino. Situado detrás del iris, el cristalino es una masa gelatinosa transparente contenida dentro del saco cristaliniano.
La opacificación del cristalino puede sobrevenir con la edad (catarata). Es entonces obligado retirar el cristalino deficiente y reemplazarlo por un cristalino artificial o por una lente intraocular.
Los cristalinos artificiales conocidos en la actualidad se obtienen esencialmente a partir de materiales acrílicos, por ejemplo (poli)metacrilato de metilo o sus copolímeros o en derivados de siliconas. Tienen índices de refracción relativamente bajos. Para las siliconas, se tienen actualmente índices de refracción comprendidos entre 1,41 y 1,46 en el mejor de los casos. Para las grandes correcciones, hace falta pues utilizar lentes intraoculares cuyas caras tienen una curvatura importante y que, por ello, tienen un espesor grande a nivel de su eje óptico.
Para obtener la mejor corrección y no inducir defectos de astigmatismo, además es necesario introducir la lente intraocular mediante una incisión de la menor dimensión posible. Para ello, se buscan materiales flexibles y del mayor índice de refracción posible de manera que se obtenga una lente intraocular muy fina.
El ojo sano dispone de un cristalino capaz de, bajo la acción de músculos, las zónulas, que movilizan el saco cristaliniano, modificar su radio de curvatura de forma que se adapta a la visión de cerca o a la visión de lejos.
La sustitución del cristalino por una lente intraocular no permite más la acomodación.
Uno de los objetivos de la presente invención es obtener un sistema óptico del tipo lente intraocular que mitigue los inconvenientes de la técnica anterior.
De forma más precisa, la presente invención tiene por objeto un sistema óptico, especialmente lente intraocular, lente de contacto, según la reivindicación 1.
Otra aplicación es la obtención de lentes de contacto de doble foco, que permiten una corrección simultánea de dos defectos visuales (miopía y presbicia por ejemplo):
-
bien por yuxtaposición de dos materiales, uno central y otro periférico, de naturaleza similar, pero con índices diferentes, gracias a las diferentes proporciones de injerto sobre una misma matriz.
-
bien por yuxtaposición de dos dominios diferentes de un mismo material, presentando los dos dominios índices de refracción diferentes gracias a una orientación molecular.
-
o bien por obtención de un material cuyo índice varía bajo el efecto de una tensión mecánica, por ejemplo la presión de los párpados.
Aparecerán otras características y ventajas de la presente invención en el curso de la siguiente descripción, dada en relación con los dibujos del apéndice a título ilustrativo, pero no limitativo, en los que:
Las figuras 1 y 2 representan gráficos que permiten aclarar las variaciones de las propiedades de los materiales utilizados para la obtención del sistema óptico del tipo lente intraocular según la invención en función de la composición de estos materiales, el gráfico según la figura 1 que representa la evolución de las temperaturas de transición vítrea en función de la proporción de sustituyentes, y el gráfico según la figura 2 que representa la evolución del índice de refracción n en función de la proporción de sustituyentes.
El sistema óptico del tipo lente intraocular según la invención se obtiene a partir de un material cuyo índice de refracción óptico presenta variaciones en al menos una dirección dada.
En un primer modo de realización, este material es homogéneo y presenta un índice de refracción n elevado variable según su composición química.
En efecto, para una molécula dada, la refracción molecular R es, en una primera aproximación, una función aditiva de las contribuciones de los diversos elementos presentes en la molécula. Entre los grupos químicos corrientes, los que tienen efectos más importantes sobre el aumento de R son principalmente el azufre, los halógenos, en particular el cloro, el bromo y yodo y los núcleos aromáticos.
El índice de refracción n de la molécula aumenta con R de tal forma que las que tienen los índices más elevados son las moléculas que contienen los elementos anteriormente citados.
Ejemplos benceno n= 1,498
o-diclorobenceno n=1,551
disulfuro de carbono n= 1,628
diyodometano n= 1,749
De igual modo, la adición de grupos con índice de refracción n elevado sobre un polímero aumenta el índice de refracción del material.
A título de ejemplo, se citará el caso de siliconas sustituidas por las entidades 9-vinilantraceno. El índice de refracción del material obtenido aumenta con la proporción de sustituyentes.
- sin sustituyente: n= 1,403
- con 94% de sustituyentes: n= 1,690
Las temperaturas de transición vítrea T_{g} aumentan también con la proporción de sustitución debido a la rigidez de los núcleos aromáticos.
- sin sustituyente: T_{g} = -130ºC
- con 94% de sustituyentes: T_{g} = entre 10ºC y 20ºC
El procedimiento de fabricación del material homogéneo y que presenta un índice de refracción n elevado necesario para la realización de una lente intraocular según la invención es variable según su composición química y comprende las dos etapas siguientes:
En primer lugar, los grupos elegidos dentro de los descritos anteriormente, en particular los núcleos aromáticos cuya presencia además confiere al material obtenido capacidad de filtración de los rayos ultravioleta, propiedad indispensable para una lente intraocular de buena calidad, se fijan sobre los polímeros utilizados por las lentes y cristalinos artificiales, obteniéndose esta fijación por medio de una parte flexible con el fin de perturbar lo menos posible la temperatura T_{g}.
Ejemplos Sustituyente del tipo [1]
1
Sustituyente del tipo [2] 
\vskip1.000000\baselineskip
2
con Z= OCO, COO, -, ...
Y= H, OC_{m}H_{2m+1}, C_{m}H_{2m+1},...
con n>2, m\geq1, x=1, 2, 3,...
A continuación, se modifica la proporción de sustitución de forma continua, y por ello también el índice de refracción del material, para obtener copolímeros de proporción modular de restos sustituidos y de restos no sustituidos. En el caso de las siliconas, es necesario obtener previamente el copoli(metilhidrógeno-dimetil)siloxano de composición variable.
A continuación se dan dos ejemplos, uno a partir de soporte silicona, el otro a partir de soporte acrilato, correspondiendo el sustituyente elegido a la fórmula [1] anterior en la que n=4, Z=OCO, Y= OC_{m}H_{2m+1} con m=1, x=1.
En el caso del primer ejemplo, el del soporte silicona, el sustituyente debe poseer un enlace vinílico terminal.
Ejemplo
3
Este grupo puede obtenerse en dos etapas: reacción de 4-bromobuteno con hidroquinona, después esterificación con ácido p-metoxibenzoico.
La cadena principal de siloxano presenta una distribución estadística de restos sustituibles metilhidrogenosiloxano y de restos no sustituibles dimetilsiloxano en proporción variable. Estos polímeros se obtienen por redistribución catalizada con ácido de restos dimetilsiloxano introducidos en cantidad adecuada por medio de octametilciclotetrasiloxano y de restos metilhidrogenosiloxano llevados por los homopolimetil-hidrógenosiloxanos.
El sustituyente se fija sobre la cadena principal por hidrosililación a 60ºC en presencia de un disolvente. Se introduce por defecto con relación a los restos metilhidrogenosiloxano (de 5% a 15%) con el fin de permitir una reacción posterior de los restos sobrantes durante la etapa de reticulación.
Al final de la reacción de hidrosililación, el polímero se desprovee de la casi totalidad del disolvente por evaporación a vacío a temperatura ambiente. A continuación se mezcla con un agente reticulante, y el resto de disolvente se evapora a vacío.
El agente reticulante es preferentemente una cadena flexible y termina en dos extremidades vinílicas. Su proporción es tal que la cantidad de enlaces vinílicos corresponde a la cantidad de restos metilhidrogenosiloxanos que quedan libres.
Ejemplo de agente reticulante
CH_{2}=CH(CH_{2})_{p}CH=CH_{2}
p=2 a 20
CH_{2}=CH(Si(CH_{3})_{2}O) _{q} CH=CH_{2}
q=2 a 10
La mezcla polímero /agente reticulante se vierte en un molde tratado de forma que el material no se pegue a las paredes. El molde se lleva a 60ºC en una estufa durante varias horas con el fin de obtener un polímero reticulado que se desmoldea.
Este producto puede lavarse hinchándolo con un disolvente, con el fin de eliminar las posibles moléculas que no hubieran reaccionado, y a continuación secándolo lentamente.
En el segundo ejemplo, el del soporte de acrilato, el monómero acrilato o metacrilato, portador del sustituyente elegido, debe sintetizarse:
Ejemplo
4
con X= H, CH_{3}
Este grupo puede obtenerse en cuatro etapas: reacción de 4-bromobutanol en el que se ha protegido la función alcohol, con hidroquinona; esterificación con ácido p-metoxibenzoico; desprotección de la función alcohol; esterificación entre esta función alcohol y el grupo carboxílico del ácido acrílico o metacrílico.
Debe sintetizarse igualmente un monómero difuncional que presenta una función acrilato o metacrilato en las dos extremidades. Puede obtenerse según el esquema siguiente: reacción de 4-bromobutanol en el que se ha protegido la función alcohol con ácido hidroxibenzoico; esterificación con el producto de la reacción del 4-bromobutanol en el que se ha protegido la función alcohol con hidroquinona; desprotección de las funciones alcohol; esterificación de estas funciones alcohol con las funciones carboxílica del ácido acrílico o metacrílico.
Pueden utilizarse otros monómeros difuncionales: dimetacrilato de etilenglicol; dimetacrilato de trietilenglicol; dimetacrilato de tetraetilenglicol; dimetacrilato de 1,6-hexanodiol; dimetacrilato de 1,12-dodecanodiol.
La polimerización se inicia mediante calentamiento o irradiación UV en presencia de un iniciador (por ejemplo azo-bis-isobutironitrilo) o mediante cualquier otro sistema corriente (acelerador químico, irradiación de microondas).
Es posible la obtención de materiales reticulados con sustituyentes en proporción variable mezclando, previamente a la reacción de polimerización, uno o varios monómeros no sustituidos (acrilato de metilo, metacrilato de metilo, metacrilato de hidroxietilo, por ejemplo) con los monómeros anteriores monofuncionales y bifuncionales en proporción adecuada. El metacrilato de hidroxietilo (HEMA) aporta carácter hidrófilo al material hasta obtener una proporción de hidratación de 40% para un homopolímero. Se pueden también asociar allí los comonómeros más hidrófilos todavía, tal como por ejemplo N-vinilpirrolidona (VP).
Pueden obtenerse los cristalinos o lentes bien mediante mecanizado de los materiales finales o bien mediante la realización de la última etapa (polimerización/ reticulación) en un molde. En el caso en el que el monómero de base presente cualidades hidrófilas, el material final puede hincharse en medio acuoso y volverse más o menos flexible en función de su composición.
Los materiales así obtenidos presentan, en relación a las siliconas o acrilatos de base, propiedades que permiten la obtención de cristalinos artificiales, lentes intraoculares, o lentes de contacto según la invención.
En efecto, su índice de refracción n y su temperatura de transición vítrea T_{g} son más elevados y varían según su composición química. Especialmente, aumentan con el aumento de las proporciones de los sustituyentes.
Un ejemplo de esta evolución se ilustra en las figuras 1 y 2 para los materiales de siliconas cuyo modo de síntesis se ha dado en la presente memoria anteriormente.
En este ejemplo, el agente reticulante es una cadena alquilo; se han estudiado tres longitudes de cadenas de agente reticulante correspondientes a 10, 16 ó 22 átomos de carbono; se han introducido tres proporciones diferentes de este agente reticulante (5, 10, 15%). Estos dos parámetros tienen poca influencia sobre la evolución del índice de refracción o de la temperatura de transición vítrea, como puede verse en las figuras 1 y 2.
El índice de refracción aumenta por el contrario muy rápidamente con la proporción de sustituyentes, figura 2, puesto que con 40% de sustituyentes se obtienen índices superiores a 1,53.
La evolución de la temperatura de transición vítrea, figura 1, es más lenta. Incluso con una sustitución total, T_{g} permanece inferior a la temperatura ambiente.
Las propiedades mecánicas son como tales relativamente poco perturbadas por los sustituyentes. Por ejemplo: el módulo elástico bajo esfuerzos de cizallamiento (G') de frecuencia nula:
silicona no modificada G'= 10^{5} Pa
silicona con más de 85% de sustituyentes G'= 4.10^{4} Pa
Según un segundo modo de realización, el material con el que se obtiene la lente intraocular según la invención es un material heterogéneo de índice elevado y variable en el material.
Los sustituyentes aromáticos propuestos anteriormente son cristales líquidos termótropos. Aportan propiedades mesomorfas al polímero que los lleva, es decir, en particular propiedades de orientación molecular: dentro de un dominio de temperatura dado, estos sustituyentes se orientan muy fácilmente bajo el efecto de un campo magnético o eléctrico por ejemplo. Esta orientación a continuación es fijada por el proceso de reticulación.
Bajo el efecto de la orientación como se menciona anteriormente, el índice de refracción se vuelve anisótropo. Es posible pues, por orientación de los sustituyentes, modificar el índice de refracción en una dirección dada.
Según la presente invención, el sistema óptico se obtiene a partir de un mismo polímero, por ejemplo silicona o acrilato o metacrilato, realizando lotes de índices diferentes obtenidos por orientaciones de los sustituyentes en direcciones diferentes.
Pueden obtenerse las orientaciones situando el polímero sustituido (en el caso de las siliconas) o los diversos monómeros, sustituidos o no (en el caso de los acrilatos) dentro de un campo magnético débil de aproximadamente 1 Tesla o dentro de un campo eléctrico, o mediante un tratamiento de superficie del dispositivo que permita fabricar el material o la lente en su forma final. La reticulación ( en el caso de las siliconas) o la polimerización /reticulación (en el caso de los acrilatos) se realizan por tratamiento térmico por ejemplo, bajo este campo orientador.
Estos lotes de la misma naturaleza química son perfectamente compatibles. Podrán ensamblarse de manera que formen lentes o cristalinos con zonas de acomodación diferentes. Por ejemplo, se podrá obtener una lente intraocular con dos partes: una zona óptica central adaptada a la visión de cerca y una zona periférica adaptada a la visión de lejos.
Según una tercera forma de realización, el material utilizado para la obtención del sistema óptico del tipo lente intraocular según la invención es un material homogéneo de índice elevado y variable por efecto mecánico, permitiendo en aquel la acomodación.
Según una característica de la invención, el material a partir del que se obtiene el sistema óptico es un polímero tridimensional de cristales líquidos en el que la orientación de las entidades mesomorfas puede obtenerse fácilmente por efecto mecánico.
Se podrán por ejemplo en primer lugar obtener polímeros reticulados de cristales líquidos sin orientación previa de mesógenos. A partir de este material se obtendrán entonces cristalinos artificiales o lentes intraoculares, por ejemplo mediante polimerización /reticulación en un molde o por mecanización según las propiedades del material. Las zónulas ejercen una tensión mecánica que repercute, por medio del saco cristaliniano, sobre el cristalino. Esta tensión modifica la orientación de los sustituyentes cristales líquidos y por ello el índice de refracción en la dirección de la visión. Del mismo modo en el caso de las lentes de contacto, una presión de los párpados puede producir las deformaciones mecánicas necesarias para la reorientación molecular y hacer variar así el índice de refracción y en cambio suprimir la capacidad de la lente.
Es posible también dar a estos materiales durante su obtención, una orientación previa de los sustituyentes, que se modificará bajo el efecto de compresiones o de estiramientos transmitidos al saco por las zónulas.
Para que el material sin orientación previa de los mesógenos sea transparente, o que un material previamente orientado permanezca transparente después de la desorientación, se sitúa en fase isótropa en las condiciones de utilización. Además, para obtener una orientación suficiente bajo tensión y así una modificación significativa del incide de refracción, es necesario emplear el procedimiento en una zona de temperatura de aproximadamente 10ºC por encima de la temperatura T_{I} a la que la muestra se vuelve isótropa. Esta obligación impone un límite superior a la proporción de sustitución como se ilustra en la Figura 1. En el ejemplo elegido, convendrá perfectamente un siloxano modificado aproximadamente el 35%: es isótropo a alrededor de 35ºC con un índice de refracción superior a 1,51 (Figura 1).
En fase isótropa, la variación del índice es tanto más importante que la temperatura de utilización esté próxima a T_{I}. A continuación se da un ejemplo de la diferencia de índice entre dos direcciones perpendiculares, \Deltan, inducido por una tensión mecánica. El compuesto elegido corresponde a un metacrilato sustituido por diversos grupos del tipo [2] definido anteriormente:
5

Claims (5)

1. Un sistema óptico, del tipo lente intraocular, obtenido a partir de un material homogéneo cuyo índice de refracción óptico presenta variaciones en al menos una dirección dada, caracterizado porque dicho índice de refracción es variable bajo la acción de un efecto mecánico y porque dicho material homogéneo está constituido por al menos un polímero tridimensional de cristales líquidos.
2. Un sistema óptico según la reivindicación 1, caracterizado porque el efecto mecánico es ejercido por las zónulas.
3. Un sistema óptico según una de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque consiste en una lente intraocular.
4. Un sistema óptico que consiste en una lente de contacto obtenida a partir de un material homogéneo cuyo índice de refracción óptico presenta variaciones según al menos una dirección dada, caracterizado porque dicho índice de refracción es variable bajo la acción de un efecto mecánico y porque dicho material homogéneo está constituido por al menos un polímero tridimensional de cristales líquidos.
5. Un sistema óptico según la reivindicación 4, caracterizado porque el efecto mecánico se ejerce por presión de los párpados.
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