Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

Гидрогелем называется состояние полимерного каркаса с включенной в него водой.

Рис. 2.3. Две цепочки гидроксиэтилметакрилата

Полимерный каркас может содержать различные гидрофильные группы и поперечные сшивки, которые и определяют равновесное состояние наполненного водой гидрогеля. Гидрофильными группами могут быть гидроксильные, амидные, лактамные и карбоксильные группы. Обычно используемым для сшивок агентом является этиленгликоль-диметакрилат (EGDMA). Без сшивок большинство гидрофильных полимеров растворилось бы в воде. Способность гидрогеля всасывать воду приводит к образованию водных каналов для передачи кислорода. Первые гидрогельные линзы были изготовлены чешским ученым Отто Вихтерле из гидрогеля рНЕМА (поли-2-гидроксиэтилметакрилат (рис. 2.3)); они оказались слишком толстыми и пропускали кислорода лишь ненамного больше, чем жесткие газонепроницаемые линзы из РММА (полиметилметакрилата). Революция в мире контактных линз произошла, когда стало возможным изготовление тонких линз с большой кислородопроницаемостью. Появление этих линз стимулировало поиски новых гидрогельных материалов, которые стали бы еще более физиологически совершенными.

Строение гидрогелей

Гидрогели представляют собой поперечно сшитые пористые, хорошо набухающие, но не растворяющиеся в воде полимеры. Обычно их получают полимеризацией водорастворимых ненасыщенных соединений в присутствии бифункционального сшивающего агента. В своем исходном состоянии до гидратации они похожи на жесткие полимеры - негибкие, ломкие и жесткие. При погружении в воду гидроксильные группы сухого полимера притягивают молекулы воды, и полимер поглощает воду. Объем поглощенной воды зависит от количества гидроксильных компонентов в его структуре. При насыщении водой полимер становится мягким и гибким.

Гидрогели имеют аморфное строение. Структура гидрогеля пронизана многочисленными порами, размеры и число которых у разных материалов сильно отличаются. Однако размеры пор (0,5-3,5 мкм) слишком малы для проникновения микроорганизмов, если структура полимера не повреждена. В то же время, многие ионы, консервирующие вещества и растворимые в воде препараты типа стероидов и антибиотиков могут с легкостью диффундировать как в гидрогель, так и в обратном направлении.

Основные характеристики МКЛ

Содержание воды в контактной линзе является одним из главных параметров МКЛ. Высокое содержание воды обеспечивает комфортность ношения линзы и снабжение роговицы кислородом. Вода обеспечивает продвижение кислорода через материал гидрогелевой линзы. Молекулы кислорода растворяются в воде и перемещаются через материал линзы к роговице.

Кислородная проницаемость критична для мягких контактных линз, так как «слезный насос» недостаточно эффективен для обеспечения роговицы кислородом. Большая часть необходимого роговице кислорода поступает сквозь линзу. Для характеристики кислородной проницаемости материала (но не конкретной линзы определенной толщины) используется коэффициент кислородной проницаемости (Dk). (Здесь D - коэффициент диффузии, k - коэффициент растворимости; в практике врача эти параметры по отдельности практически не встречаются).

Кислородная проницаемость материала прямо пропорциональна содержанию в нем воды и не зависит от толщины материала. Для характеристики способности конкретной линзы пропускать кислород используется коэффициент пропускания кислорода - Dk/L, где L - толщина линзы (обычно берется толщина линзы в центре). Этот коэффициент уже является характеристикой конкретной линзы и зависит, в частности, от ее толщины. Например, контактные линзы для коррекции сильно выраженной миопии, будучи очень тонкими в центральной зоне, позволяют кислороду легко проникать через них (Dk/L будет большим). С другой стороны, линзы для коррекции афакии очень толстые в центре и плохо пропускают кислород (Dk/L будет низким).

При снижении содержания воды происходит соответствующее снижение Dk/L. При этом могут изменяться и другие параметры линзы, что может повлиять на посадку линз. Снижение содержания воды на 20% приводит к снижению кислородной проницаемости приблизительно в 2 раза.

У большинства современных МКЛ кислородопроницаемость определяется в большей степени уровнем гидратации, чем природой полимерной структуры. Главным недостатком высокогидрофильных линз является их высокая чувствительность к механическим повреждениям, по сравнению с линзами со средним содержанием воды. Высокогидрофильные линзы, если сделать их слишком тонкими, могут даже вызывать повреждение эпителия роговицы, из-за его обезвоживания in situ.

Для изготовления более качественных МКЛ ведутся постоянные поиски новых материалов с более высоким содержанием воды, повышенной кислородной проницаемостью, увеличенной прочностью.

1.3.2 Применение МКЛ

Контактные линзы в течение длительного времени служили, главным образом, средством оптической коррекции зрения. Линзы стали использоваться в лечении некоторых заболеваний глаза в качестве искусственной повязки для роговицы и средства введения лекарственных веществ в глаз. Однако если применение МКЛ с бандажной целью уже вошло в практику офтальмологов, то вопросы, связанные с введением лекарственных веществ в глаз с помощью линз, находится в стадии разработки. Известно, что МКЛ, пропитанные лекарственными веществами, продлевают их лечебное действие и вследствие этого являются более эффективным методом введения препаратов в орган зрения по сравнению с инстилляционным [23].

Для изготовления МКЛ применяются полимерные материалы на основе гидрогелей. Благодаря свойствам гидрогелей, обеспечивающим диффузию электролитов, кислорода и углекислого газа, мягкие линзы в меньшей степени, чем жесткие, влияют на метаболизм роговицы. Это дает возможность использовать их при заболеваниях роговицы с целью ее защиты. Сорбционно-десорбционные свойства гидрофильных материалов обуславливают применение линз, изготовленных из них, в качестве резервуара лекарственных препаратов, вводимых в глаз. Кислородная проницаемость и пропускаемость являются сложными процессами и в существенной степени зависят от содержания воды в материале, конструкции линз, температуры и типа мономера. Слезная пленка является основным поставщиком питательных веществ - кислорода, глюкозы, солей и минеральных веществ в роговицу. Кислород из воздуха содержится в слезной пленке в растворенном состоянии. Без контактных линз в открытые глаза может поступать до 21% всего кислорода воздуха. При закрытых глазах и без линз (во время сна) количество кислорода снижается до 7%. Контактные линзы значительно затрудняют проникновения кислорода в глаз. При закрытых глазах, например во время сна с контактными линзами для длительного ношения, процессы жизнедеятельности в роговице могут снизиться. Подбирая линзы, врачи обычно отдают предпочтение линзам, при ношении которых кислородоснабжение во время сна максимально. В целом, проницаемость линз для кислорода тем выше, чем больше воды они содержат и чем они тоньше. Все мягкие материалы для контактных линз за исключением новых линз, кремнийорганических компоненты, обладают способностью поглощать воду. В соответствии с долей содержащейся воды материалы для контактных линз разделяют на 3 категории: с низким содержанием воды - 35-45%; со средним содержанием воды - 45-60% и с высоким содержанием воды - 65-90% [22].

Применение МКЛ при лечении больных с различными повреждениями и заболеваниями глаз[24]:

• термические ожоги. Цель: снятие болевого синдрома, профилактика инфекционных осложнений;

• химические ожоги, комбинированные термомеханические поражения. Цель: снятие болевого синдрома, профилактика инфекционных осложнений;

• непротяженные раны роговицы с адаптированными краями. Цель: бандаж, профилактика инфекционных осложнений;

• протяженные и многолоскутные раны роговицы (после наложения узловых швов). Цель: устранение раздражения, вызванного узловыми швами, герметизация передней камеры, профилактика инфекционных осложнений;

• эпителиально-эндотелиальная дистрофия роговицы. Цель: перевод отечной стадии в сухую, снятие болевого синдрома.

В проблемной научно-исследовательской лаборатории КемГУ разработан высокогидрофильный полимерный материал для МКЛ «Кемерон-1», признанный соответствующим зарубежным аналогам и рекомендованный к промышленному производству [26]. «Кемерон-1» представляет собой сополимер на основе N-винилпирролидона и метилметакрилата, синтезированный в присутствии дивинилового сшивающего агента методом радиационной (-излучение 60Со) блочной полимеризации.

«Кемерон-1» наряду с хорошими оптическими свойствами (прозрачность, стабильность показателя преломления) обладает гибкостью, эластичностью, биологической инертностью и применяется для изготовления мягких контактных линз, используемых в бандажных целях. Исходный «Кемерон-1» – твердый стеклоподобный материал, после набухания становится эластичным и гибким.

Возможность применения МКЛ в качестве средства для введения лекарственных веществ в орган зрения зависит от их абсорбции (поглощения) материалом линзы и последующей десорбции [27,28]. Исследование этих процессов для МКЛ из «Кемерон-1» на примере глазных капель «Тауфон» (4% водный раствор таурина – 2-аминоэтансульфоновой кислоты) и входит в задачи дипломной работы.

2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТА

2.1 Объект исследования

Объектом исследования в данной работе являются модельные калиброванные МКЛ из материала «Кемерон-1». В исходном состоянии до гидратации линзы представляют собой жесткие полимеры – негибкие и ломкие. При погружении в воду полимер по мере насыщения становится мягким и гибким. У набухшей линзы увеличивается ее масса и объем. Такая линза хранится в водном растворе.

В качестве вещества для исследования обменных свойств, был взят препарат «Тауфон» (разд. 2.1.5.), представляющий собой 4%-й водный раствор таурина – 2-аминоэтансульфоновой кислоты. Этот препарат выбран нами для исследования, поскольку отпускается без рецепта врача, довольно часто применяется для лечения органа зрения как совместно с другими лекарственными препаратами, так и отдельно, а литературные данные по сорбции и десорбции таурина материалом МКЛ отсутствуют.

2.2 Реактивы и аппаратура, используемые в работе

Характеристики исходных веществ:

1. Глазные капли «Тауфон» (производитель: ООО Славянская аптека, Р.№002492/01-2003; ЗАО фармацевтическая фирма «ЛЕККО», Р.№002696/01-2003).

2. Натрий уксуснокислый, 3- водный, ЧДА по ГОСТ 199-78.

3. Уксусная кислота ледяная по ГОСТ 61-75.

4. Олово двухлористое, 2- водное, ЧДА по ГОСТ 36-78.

5. Нингидрин (НГ), 1-водный, ЧДА ОКП 26 3812 0052, ТУ 6-09-10-1384-79.

6. Этилцеллозольв технический по ГОСТ 8313-88.

7. Спирт этиловый, чистый по ТУ 6-09-1710-77.

8. Формалин, 36,9% технический по ГОСТ 1625-89.

9. Гидроксид натрия, ЧДА по ГОСТ 4328-77.

10. Кислота соляная, фиксанал по ТУ 6-09-2540-72.

11. Натрия хлорид, раствор изотонический 0,9% (производитель: ОАО «БИОХИМИК», Р.№002134/01-2003).

12. Бидистиллированная вода.

Характеристики используемой аппаратуры:

1. Колбы вместимостью 100 см3, с пробками.

2. Колбы для титрования вместимостью 100 мл.

3. Бюретка, емкостью 25 мл.

4. Набор пробирок со стеклянными пробками.

5. Пипетки вместимостью 1, 2, 5 и 10 мл.

6. Водяная баня с ячейками для вертикальной установки колб в воду.

7. Фотоэлектроколориметр ФЭК-56М, снабженный кассетой с 9 светофильтрами [25].

8. Набор кювет с l = 1 см для фотометрирования.

2.3 Методики исследования

2.3.1 Методики определения таурина

Методика кислотно-основного титрования

В связи с отсутствием стандартного вещества работа проводилась только с использованием готовых лекарственных форм капель (4% растворы таурина). Для использования капель в качестве рабочих растворов необходимо было независимым методом установить исходную концентрацию таурина в препарате. С этой целью удобен метод кислотно-основного титрования с предварительным блокированием аминогруппы формальдегидом [5]. Таким способом определяются только большие концентрации таурина, для более чувствительного анализа метод непригоден.

Концентрацию таурина [16] устанавливают следующим образом: 5 мл препарата помещают в коническую колбу вместимостью 100 мл, прибавляют 30 мл Н2O, 7 мл формалина и оставляют закрытую колбу на 10 мин. Затем титруют стандартизованным по 0,1000 M раствору HCl 0,1 М раствором NaOH до появления слабо-розовой окраски (индикатор-фенолфталеин, 0,06 мл). Параллельно проводят контрольный опыт.

1 мл 0,1 М раствора NaOH соответствует 0,01252 г C2H7NSO3 (таурина). Согласно инструкции к глазным каплям содержание таурина (в «Тауфоне») должно быть от 0,0380 до 0,0420 г в 1 мл препарата (4 %).

Концентрацию таурина рассчитывают по формуле:

, [г/мл], (3.1)

где V1 − объем NaOH, пошедший на титрование таурина, мл;

с1 – концентрация NaOH, моль/л;

Vал − объем препарата, мл;

125 – молярная масса таурина, г/моль.

Методика фотометрического определения

Для определения низких концентраций таурина был апробирован фотометрический метод определения α-аминокислот по реакции с нингидрином (НГ) с учетом рекомендаций работ [18-20] (разд. 2.2.4). Сущность его состоит в том, что растворы аминокислот при нагревании с нингидрином приобретают синюю или фиолетовую окраску. Фотометрические реакции очень чувствительны к чистоте реактивов, температуре и pH среды [18].

В работе изменены условия проведения фотометрической реакции (рН буферного раствора, состав смеси реагентов, режим нагревания), позволившие получить устойчивую окраску продукта с таурином, увеличить интенсивность окраски и уменьшить поглощение холостого опыта. Для проведения этой реакции важным является использование одного типа посуды (одинаковая толщина стекла).

Подготовка к анализу

1. Приготовление рабочего раствора:

Характеристики

Список файлов ВКР