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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(jīng)出現(xiàn)，開始的形式是質(zhì)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(jīng)初步建立，市面上已經(jīng)開始出現(xiàn)各種結(jié)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(yōu)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。

（開個腦洞：帶上硬鏡的眼睛是這個樣子的？）

而到了上世紀 50 年代，軟鏡的出現(xiàn)，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(fā)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(zhì)：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(jīng)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(wěn)定性高

• 與眼部環(huán)境兼容

基于這些要求，現(xiàn)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(lián)網(wǎng)絡，網(wǎng)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(xiàn)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(jié)構。（注：為書寫方便，不考慮聚合物的交聯(lián)結(jié)構，聚合物按相應的線型結(jié)構。）

隱形眼鏡護理液里都有啥？

護理液里，95% 以上的含量都是——水！而另外那 5% 大約包含了眾多成分。

最主要的：殺菌劑。有的殺菌劑采用雙氧水（過氧化氫）。但是考慮到雙氧水本身對眼睛具有刺激性，眼鏡商在配套設施中提供了含有鉑、鈀、銀等金屬的器具，可在殺菌過程結(jié)束后清除雙氧水。化學原理就是高中學過的：雙氧水在某些金屬催化下分解成水和氧氣。

有的殺菌劑是采用了一些聚胍或聚季銨鹽類高分子。這類高分子中的單體結(jié)構發(fā)揮著殺菌的作用，而高分子特殊的存在形式又使其不會輕易進入眼中。

清潔劑：磷酸鹽類\嵌段共聚物類表面活性劑，主要是清除沉積在鏡片上的蛋白質(zhì)。

保濕劑：如纖維素\丙二醇\聚乙烯基吡咯烷酮

pH 調(diào)節(jié)劑：主要是無機鹽類，維持護理液一定的 pH。

看完了這些，真是要好好感謝高分子科學家，是他們，讓我們的雙眼更加美麗！