隱形眼鏡，到底是什么？

很多人都佩戴過隱形眼鏡，學名叫做角膜接觸鏡。薄薄的一層膜片，既清晰又美觀，已經成為很多愛美人士的必備用品。但是很少有人知道隱形眼鏡到底是個什么東西。今天就來簡要介紹一下。

隱形眼鏡：高分子科學家獻給世界的禮物

角膜接觸鏡在19世紀就已經出現，開始的形式是質地較硬的硬鏡。最初是由玻璃制作，佩戴起來非常不舒適，戴幾個小時就得摘下來，到了20世紀三四十年代，高分子學科已經初步建立，市面上已經開始出現各種結構的高分子材料。其中，PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）由于表面光滑度高、抗沉淀性強、透光性能好等優異性能成為了接觸鏡的首選基材。但整體來講，硬鏡戴起來還是很難受，并且透氧氣性差，所以硬鏡沒有得到大范圍的使用。

而到了上世紀50年代，軟鏡的出現，才革命性地改變了這一局面。捷克斯洛伐克高分子科學家Otto Wichterle對此有著不可磨滅的貢獻。Wichterle當時在國家科學院的高分子化學所研究一種新型的聚合物——PHEMA（聚羥乙基甲基丙烯酸酯），后來慢慢意識到這種聚合物很有希望開發成軟式接觸鏡。但是由于上級領導并不支持此項工作，Wichterle不得不將自己的研究地點搬到了自己家中，并最終取得了初步成功。美國某知名眼睛保健公司在此基礎上改進了制作工藝并在1971年取得了PHEMA軟鏡的FDA許可證書。由于舒適度大幅提高，軟鏡開始流行。

軟式接觸鏡的材質：五花八門

目前為止，可用于制成軟鏡的高分子材料種類已經變得豐富起來。這要求所使用的高分子具有如下特點：

透明度高
足夠的透氧性（軟鏡里最重要的指標之一）、離子滲透性、透水性
和人類角膜類似的折射率（1.37左右）
尺寸穩定性高
與眼部環境兼容

基于這些要求，現在的軟鏡基本做成水凝膠的形式。這里的水凝膠，是一種高分子鏈的三維交聯網絡，網絡中間填充了大量的水分。原理上水分越多，透氧性越強。

在化學原理上，該類水凝膠的合成是利用自由基聚合將HEMA等單官能度單體與多官能度單體共聚。

雖然PHEMA是最早也是目前最成功、市場占有率最高的軟鏡材料，但它的透氧性并不是非常理想。改進方式就是共聚其他親水單體，如NVP（N-乙烯基吡咯烷酮）、AM（丙烯酰胺）等，以提高整體的含水量與透氧性。

但是，利用增加含水量來增加透氧性的方法是有瓶頸的，它的透氧性極限值只能滿足日帶需求，對于更長時間的佩戴，則需要全新的軟鏡材料，比如現在有部分軟鏡采用的有機硅高分子，如PDMS（聚二甲基硅氧烷）。但是正所謂魚和熊掌不可兼得，這類聚合物雖然本身透氧性強，但是卻是疏水的，一般也要共聚親水單體或者表面進行親水處理。總體來講，這類軟鏡使用廣泛程度依舊不如PHEMA類。

下圖是提到的單體與聚合物結構。（注：為書寫方便，不考慮聚合物的交聯結構，聚合物按相應的線型結構。）