98300-1s.ppt kl eigenschaften und sauerstofftransmission

98300-1S.PPT

KL Eigenschaften und Sauerstofftransmission

KL Eigenschaften und Sauerstofftransmission

98300-2S.PPT

Sauerstoffbedarf der Hornhaut:Allgemein

Sauerstoffbedarf der Hornhaut:Allgemein

• Wenn keine KL getragen werden

• Erfahrene KL Träger vs Neophyten

• Daily wear (DW)

• Extended wear (EW)

• Linsendesign/material

• Wenn keine KL getragen werden

• Erfahrene KL Träger vs Neophyten

• Daily wear (DW)

• Extended wear (EW)

• Linsendesign/material

98300-3S.PPT

Sauerstoffbedarf der Hornhaut:Definition

Sauerstoffbedarf der Hornhaut:Definition

• Kritische Sauerstoffwerte

• Kriterien von Holden und Mertz (Dk/t)

• Große individuelle Schwankungen

• Abnormalitäten der Hornhaut:

– Operation

– Krankheit

• Kritische Sauerstoffwerte

• Kriterien von Holden und Mertz (Dk/t)

• Große individuelle Schwankungen

• Abnormalitäten der Hornhaut:

– Operation

– Krankheit

98300-4S.PPT

Keine Quellung der Hornhaut:

• Dk/t = 24.1 ± 2.7 x 10-9

• EOP über 9.9%

Keine Quellung der Hornhaut:

• Dk/t = 24.1 ± 2.7 x 10-9

• EOP über 9.9%

Sauerstoffbedarf der HornhautSauerstoffbedarf der HornhautWeiche KL (Tagestragen)Weiche KL (Tagestragen)

98300-5S.PPT

Keine bleibende Quellung der Hornhaut bei

geschlossenem Auge :

• Dk/t = 34.3 ± 5.2 x 10-9

• EOP über 12.1%

Keine bleibende Quellung der Hornhaut bei

geschlossenem Auge :

• Dk/t = 34.3 ± 5.2 x 10-9

• EOP über 12.1%

Sauerstoffbedarf der HornhautSauerstoffbedarf der HornhautWeiche KL (vT)Weiche KL (vT)

98300-6S.PPT

Ödem über Nacht = 4.0%

• Dk/t = 87.0 ± 3.3 x 10-9

• EOP über 17.9%

Ödem über Nacht = 4.0%

• Dk/t = 87.0 ± 3.3 x 10-9

• EOP über 17.9%

Sauerstoffbedarf der HornhautSauerstoffbedarf der HornhautWeiche KL (vT)Weiche KL (vT)

98300-7S.PPT

• Siloxanbindungen (Si-O-Si) bilden molekülgroße ‘Lücken'

• Größe, Rotation und Flexibilität der Lücken bestimmen die Permeabilität

• Konzentrationsgradient

• Siloxanbindungen (Si-O-Si) bilden molekülgroße ‘Lücken'

• Größe, Rotation und Flexibilität der Lücken bestimmen die Permeabilität

• Konzentrationsgradient

Permeabilität formstabiler KLPermeabilität formstabiler KL

98300-8S.PPT

Permeabilität formstabiler KLPermeabilität formstabiler KL

3-Stufen Prozess:

• Gas gelangt zur Vorderfläche der Linse

• Diffusion durch die Linse

• Gas entweicht über die hintere Linsenfläche und

gelangt in den Tränenfilm hinter der Linse

3-Stufen Prozess:

• Gas gelangt zur Vorderfläche der Linse

• Diffusion durch die Linse

• Gas entweicht über die hintere Linsenfläche und

gelangt in den Tränenfilm hinter der Linse

98300-9S.PPT

Permeabilität formstabiler KLPermeabilität formstabiler KL

• Siloxan besitzt eine weitaus

höhere Permeabilität als Fluor

• Fluor-Polymere besitzen bessere

Oberflächeneigenschaften

• Fluor bewirkt eine Zunahme der

Sauerstofflöslichkeit im Material

• Siloxan besitzt eine weitaus

höhere Permeabilität als Fluor

• Fluor-Polymere besitzen bessere

Oberflächeneigenschaften

• Fluor bewirkt eine Zunahme der

Sauerstofflöslichkeit im Material

Fluor-MaterialienFluor-Materialien

98300-10S.PPT

Permeabilität formstabiler KLPermeabilität formstabiler KL

• Permeabilität ist eine Funktion der Molekularbewegung und/ oder Löslichkeit

• Permeabilität nimmt zu bei:

- Verbesserten Oberflächeneigenschaften

- Höheren Temperaturen

- Verringerter Vernetzung

- Höherem Luftdruck

• Polymere erfordern Kompromisse

• Permeabilität ist eine Funktion der Molekularbewegung und/ oder Löslichkeit

• Permeabilität nimmt zu bei:

- Verbesserten Oberflächeneigenschaften

- Höheren Temperaturen

- Verringerter Vernetzung

- Höherem Luftdruck

• Polymere erfordern Kompromisse

98300-11S.PPT

Formstabile KL Sauerstoffversorgung

Formstabile KL Sauerstoffversorgung

• Permeabilität des Materials

• Minimaler Einfluss von Ablagerungen

• Dicke der KL / Stärke

• Tränenaustausch beim Lidschlag

• Tränenfilmdicke unter der Linse

• Permeabilität des Materials

• Minimaler Einfluss von Ablagerungen

• Dicke der KL / Stärke

• Tränenaustausch beim Lidschlag

• Tränenfilmdicke unter der Linse

98300-12S.PPT

Permeabilität weicher KLPermeabilität weicher KL

• Gasaustausch über wässrige Phase (nicht Polymer)

• Verschiedene Wassergehalte

• Wassereigenschaften innerhalb des Polymers

- gebunden (nicht gefrorenes Wasser)

- frei (gefrorenes Wasser)

• Gasaustausch über wässrige Phase (nicht Polymer)

• Verschiedene Wassergehalte

• Wassereigenschaften innerhalb des Polymers

- gebunden (nicht gefrorenes Wasser)

- frei (gefrorenes Wasser)

98300-13S.PPT

• Nur freies Wasser ist für O2 Transport verfügbar

• Verhältnis der Bindung zu freiem Wasser ist

maßgebend

• Neue Polymere (Siloxan Komponenten)

• Farbeffekte

- dunkel

- farbig

• Nur freies Wasser ist für O2 Transport verfügbar

• Verhältnis der Bindung zu freiem Wasser ist

maßgebend

• Neue Polymere (Siloxan Komponenten)

• Farbeffekte

- dunkel

- farbig

Permeabilität weicher KLPermeabilität weicher KL

98300-14S.PPT

• Berücksichtigung der Dicke:

- durchschnittlich vs zentral

- Scheitelbrechwert

• Beeinflusst physiologische Reaktion

• Berücksichtigung der Dicke:

- durchschnittlich vs zentral

- Scheitelbrechwert

• Beeinflusst physiologische Reaktion

Durchlässigkeit weicher KLDurchlässigkeit weicher KL

98300-15S.PPT

Durchlässigkeit weicher KLDurchlässigkeit weicher KL

• Erhöhter Dk/t bei:

- Höherem Wassergehalt (feste Dicke)

- Dünnerer Linse (fester Wassergehalt)

• höchster Dk/t dünner Linse mit mittlerem Wassergehalt

• Sehr starke Ablagerungen können den Dk/t herabsetzen

• Erhöhter Dk/t bei:

- Höherem Wassergehalt (feste Dicke)

- Dünnerer Linse (fester Wassergehalt)

• höchster Dk/t dünner Linse mit mittlerem Wassergehalt

• Sehr starke Ablagerungen können den Dk/t herabsetzen

98300-16S.PPT

Quellung der HornhautQuellung der Hornhaut

• HEMA Material, Tragezeit 8 Stunden• HEMA Material, Tragezeit 8 Stunden

tc (mm) Quellung (%)

0.13 8

0.07 5

0.03 1

tc (mm) Quellung (%)

0.13 8

0.07 5

0.03 1

Weiche KL (Tagestragen)Weiche KL (Tagestragen)

La Hood, CCLRU DataLa Hood, CCLRU Data

98300-17S.PPT

Quellung der HornhautQuellung der Hornhaut

Material (Tragezeit 8 h) Quellung (%)

PMMA 6

niedriger Dk 3 - 4

mittlerer Dk 1

hoher Dk 0

Material (Tragezeit 8 h) Quellung (%)

PMMA 6

niedriger Dk 3 - 4

mittlerer Dk 1

hoher Dk 0

Formstabile KL (Tagestragen)Formstabile KL (Tagestragen)

La Hood, CCLRU DataLa Hood, CCLRU Data

98300-18S.PPT

Quellung der HornhautQuellung der Hornhaut

Material (Tragezeit 8 h) Quellung (%)

Niedriger Wassergehalt 12

Mittlerer Wassergehalt 10

Hoher Wassergehalt 11

Neues Polymer 4

Siloxan Elastomer 2.5

Material (Tragezeit 8 h) Quellung (%)

Niedriger Wassergehalt 12

Mittlerer Wassergehalt 10

Hoher Wassergehalt 11

Neues Polymer 4

Siloxan Elastomer 2.5

Weiche KL (Übernachttragen)Weiche KL (Übernachttragen)

La Hood, CCLRU DataLa Hood, CCLRU Data

98300-19S.PPT

Quellung der HornhautQuellung der Hornhaut

Material (Tragezeit 8 h) Quellung (%)

niedriger Dk 10-13

mittlerer Dk 7-9

hoher Dk 5-6

Material (Tragezeit 8 h) Quellung (%)

niedriger Dk 10-13

mittlerer Dk 7-9

hoher Dk 5-6

Formstabile KL (Übernachttragen)Formstabile KL (Übernachttragen)

La Hood, CCLRU DataLa Hood, CCLRU Data

98300-20S.PPT

Siloxan ElastomerSiloxan Elastomer

• Weniger Quellung übernacht als ohne KL 2.0% vs 3.6%

• Mögliche Gründe:

- Geringerer Widerstand gegen O2 vom Lid

- linseninduzierter Lagophthalmos

- verändertes CO2 Niveau

- Reduzierte Tonizitätsänderung

• Weniger Quellung übernacht als ohne KL 2.0% vs 3.6%

• Mögliche Gründe:

- Geringerer Widerstand gegen O2 vom Lid

- linseninduzierter Lagophthalmos

- verändertes CO2 Niveau

- Reduzierte Tonizitätsänderung

Quellung der HornhautQuellung der Hornhaut

98300-21S.PPT

Ödem vs Dk/tÖdem vs Dk/tDaily WearDaily Wear

-1

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 10 20 30 40

CALC Dk/tavgCALC Dk/tavg

(cm x ml O2 / sec x ml x mm Hg)(cm x ml O2 / sec x ml x mm Hg)

Qu

ellu

ng

der

Ho

rnh

aut

(%)

Qu

ellu

ng

der

Ho

rnh

aut

(%)

Dk/tavg = 24 x 10-9

r = - 0.96

Dk/tavg = 24 x 10-9

r = - 0.96

98300-22S.PPT

0

10

20

0 10 20 30 40

Dk/tavg (cm x ml O2) / (sec x ml x mm Hg)Dk/tavg (cm x ml O2) / (sec x ml x mm Hg)

Qu

ellu

ng

der

Ho

rnh

aut

(%)

Qu

ellu

ng

der

Ho

rnh

aut

(%)

Dk/tavg = 87 x 10-9Dk/tavg = 87 x 10-9

15

5

140130//

Holden und Mertz, 1984Holden und Mertz, 1984

Ödem über Nacht vs Dk/tÖdem über Nacht vs Dk/tExtended WearExtended Wear

98300-23S.PPT

Quellung der HornhautQuellung der Hornhaut

• H2O 75% Material, 8 h Tragezeit• H2O 75% Material, 8 h Tragezeit

tc (mm) Quellung(%)

0. 3 2

0.15 0.5

tc (mm) Quellung(%)

0. 3 2

0.15 0.5

Weiche KL (Tagestragen)Weiche KL (Tagestragen)

La Hood, CCLRU DataLa Hood, CCLRU Data

98300-24S.PPT

Neuartiges Polymer weicher KLNeuartiges Polymer weicher KL

• biphasisches Block-Copolymer

• polymerische Phase auf Siloxan-Basis

• Verbunden mit Wasserphase

• O2 Permeabilität steigt mit sinkendem

H2O Gehalt

• biphasisches Block-Copolymer

• polymerische Phase auf Siloxan-Basis

• Verbunden mit Wasserphase

• O2 Permeabilität steigt mit sinkendem

H2O Gehalt

98300-25S.PPT

Siloxan ElastomerSiloxan Elastomer

• Ein Dimethylpolysiloxan-Polymer

• Grundsätzlich hydrophob

• Pures Polymer sehr sauerstoffdurchlässig

• Permeabilität des “gefüllten” Polymers ist

signifikant geringer

• Ein Dimethylpolysiloxan-Polymer

• Grundsätzlich hydrophob

• Pures Polymer sehr sauerstoffdurchlässig

• Permeabilität des “gefüllten” Polymers ist

signifikant geringer

98300-26S.PPT

Formstabile MaterialienSiloxan-Komponente

Formstabile MaterialienSiloxan-Komponente

• Methylgruppen klein

• Methylgruppen nicht polar,

deshalb mobiler

• Großer Abstand zwischen Si-

Atomen

• Großer Polymer-Freiraum

• Polymerstruktur ist sehr

elastisch (dehnbar)

Str

uktu

r

komprimiert

entspannt

gedehnt

O

CH3

Si

CH3

OO

130°

Dehnbare Struktur

CH3

Si

CH3

Si

Methylgruppen können frei um Si-Atom rotieren

98300-27S.PPT

Formstabile MaterialienFluor-Komponente

Formstabile MaterialienFluor-Komponente

Acryl(PMMA)

SiloxanAcrylat

Fluoro-SiloxanAcrylat

Gelöster Sauerstoff

O2

O2

O2

O2

O2

O2

O2

O2

O2

O2

O2

O2

O2

O2

O2

O2O2

O2

O2

O2

O2

O2

O2

O2

O2

O2

O2

O2 O2

O2

O2

O2

O2O2

O2

O2

O2O2

O2

O2

O2

98300-28S.PPT

WassergehaltWasserdipol

WassergehaltWasserdipol

CH3

H2C = C

C

CH2

CH2

O

H

OO

WasserdipolO

HH+ +

–

–

+

O

HH+ +

–

O

HH

++

–Hydroxylrest

HEMA Monomer

O

H

–

+

Wasserdipole am Hydroxylrest

Hydrogenbindung

O

HH+ +

–O

HH

++

–

OH

H +

+–

Gebundenes Wasser

Freies Wasser

98300-29S.PPT

WassergehaltPolymer FaktorenWassergehaltPolymer Faktoren

+–

–+

H

C

H

H

C

N

H2C

H2C

C = O

CH2

+

N-vinyl 2 Pyrrolidon

Pyr

roli

do

nri

ng

Carbonylgruppe

O

H

H+

+

–

O

HH

++

–

Wasserdipol

Wasse

rdipol

Polymer-PolymerAnziehung

O

H

CH2

CH2

CH2

CH2

O

H+

–

–

+HE

MA

HE

MA

98300-30S.PPT

0

10

20

0 10 20 30 40

Dk/tavg (cm x ml O2) / (sec x ml x mm Hg)Dk/tavg (cm x ml O2) / (sec x ml x mm Hg)

Qu

ellu

ng

der

Ho

rnh

aut

(%)

Qu

ellu

ng

der

Ho

rnh

aut

(%)

Dk/tavg = 87 x 10-9Dk/tavg = 87 x 10-9

15

5

140130//

Holden and Mertz, 1984Holden and Mertz, 1984

Ödem über Nacht vs Dk/tÖdem über Nacht vs Dk/tvT vT

98300-31S.PPT

KonzentrationsgradientKonzentrationsgradient

O2

O2

O2

O2

O2

O2

O2

O2

O2

O2

O2

O2

O2

O2

O2

O2

O2

O2

O2

O2

PERMEABLE MEMBRAN

Kugel und Berg Analogie

Ko

nze

ntra

tion

(Hö

he)

(Mem

bran)

98300-32S.PPT

PermeabilitätPermeabilität

Me

mb

ran

Me

mb

ran

Me

mb

ran

PermeabelPermeabel

Semi-permeabelSemi-permeabel

ImpermeabelImpermeabel