7.35.3.2 Polymeric Formulations
HEMA (Fig. 6) é feito pela polimerização do monômero 2-hidroxietil metacrilato com um reticulado como o dimetacrilato de etileno glicol (EGDMA) (Fig. 6). A maior parte do comportamento hidrofílico do HEMA deve-se à presença do grupo hidroxila (OH) no final do monômero. Neste local no polímero resultante, ocorre a ligação do hidrogênio com moléculas de água, fazendo com que elas sejam arrastadas para a matriz do polímero. O resultado é que as lentes de contato feitas de pHEMA contêm aproximadamente 40% de água no estado totalmente hidratado.
Fig. 6. Alguns dos monómeros utilizados nos materiais das lentes de hidrogel convencionais. HEMA, hidroxietilmetacrilato; NVP, N-vinil pirrolidona; MMA, metilmetacrilato; Maa, ácido metacrílico; EGDMA, dimetacrilato de etilenoglicol; GMA, metacrilato de glicerilo; DMA, N,N-dimetil acrilamida.
Adaptado de Maldonado-Codina, M.; Efron, N. Na Prática de Lentes de Contacto, 2ª ed.; Efron, N., Ed.; Butterworth-Heinemann/Elsevier: Maryland Heights, MO, 2010; p 75.
Lentes fabricadas a partir de pHEMA foram distribuídas pela primeira vez na Europa Ocidental em 1962, mas as vendas foram decepcionantes. Em 1965, a National Patent Development Corporation (NPDC) comprou a licença para os direitos americanos sobre a tecnologia dos checos. Esta foi posteriormente vendida à Bausch & Lomb que nessa altura fabricava equipamento oftálmico e lentes de óculos. A Bausch & Lombada refinou significativamente o processo de fundição por spin-casting Wichterle׳s e finalmente obteve aprovação da Food and Drug Administration (FDA) para as suas lentes de pHEMA em 1971. Desta vez, as lentes rapidamente se tornaram muito populares – tanto profissionais como pacientes desfrutaram dos benefícios de maior conforto, tempo de adaptação reduzido e procedimentos de adaptação mais fáceis. Com o tempo, cada vez mais empresas desenvolveram as suas próprias lentes de pHEMA; no entanto, depressa se tornou claro que estas lentes não estavam livres de problemas. A maioria destes problemas resultava do facto de as lentes causarem hipoxia, mas também eram comuns outros problemas relacionados com a toxicidade da solução e a espoliação das lentes.
Os fabricantes de lentes de contacto, portanto, tinham dois caminhos possíveis a seguir para aumentar a transmissibilidade do oxigénio das lentes: desenvolver lentes ‘hiper-finas’ ou desenvolver materiais com maior conteúdo de água. Produzir lentes mais finas era uma questão relativamente directa para os designers de lentes e várias dessas lentes foram lançadas, por exemplo, a lente fina Hydrocurve (Soft Lenses, Inc.) em 1977 e, posteriormente, a Série O3 (Bausch & Lomb). Estas lentes estavam na região de 0,035-0,06 mm de espessura que era menos da metade da espessura da Bausch original & Lomb pHEMA lentes.
Desenvolvimento de materiais com maior EWC levou ao sucesso do desenvolvimento de copolímeros HEMA. Uma das primeiras copolimerizações bem sucedidas foi com N-vinil pirrolidona (NVP) (Fig. 6). A parte amida (N-C=O) é muito polar e duas moléculas de água podem ficar ligadas a ela por meio de hidrogênio. Os copolímeros baseados em NVP perdem a “sensação” escorregadia de pHEMA e, consequentemente, podem sentir-se bastante emborrachados. Estes copolímeros também tendem a ter taxas de evaporação de água relativamente altas, o que pode ser visto como um problema para a estabilidade e conforto das lentes. Isto ocorre porque o grupo amida não liga a água tão fortemente como um grupo hidroxila. Além disso, estes polímeros são significativamente mais sensíveis à temperatura do que os materiais baseados em pHEMA; ou seja, seus parâmetros tendem a mudar com o aumento ou a diminuição da temperatura. Isto é importante ao remover uma lente da sua embalagem (à temperatura ambiente de, digamos, 20°C) e inseri-la no olho (~33°C); ou seja, os parâmetros da lente podem mudar ao olho.
NVP também têm sido associadas a reacções tóxicas aumentadas ao epitélio córneo – observadas como manchas de ‘coloração’ na superfície córnea, que são observadas clinicamente com o auxílio de corante fluorescente16 – e diminuição do conforto quando usadas em conjunto com soluções contendo níveis mais elevados de poli-hexanida.17,18 Isto não significa que as soluções à base de poli-hexanida não possam ser usadas com lentes que contenham NVP, mas sim que a interação deve ser levada em consideração se surgir qualquer coloração significativa da córnea ou sintomas de desconforto – estes geralmente podem ser tratados simplesmente mudando a solução para uma que contenha um nível inferior de poli-hexanida ou uma livre de poli-hexanida.
Metil metacrilato (MMA) é o material a partir do qual as lentes de contato rígidas são feitas originalmente, ou seja, PMMA (Fig. 6). Quando MMA e NVP são copolimerizados, um material completamente novo é obtido com características muito diferentes dos copolímeros HEMA/NVP (também conhecidos como HEMA/VP). Dependendo da sua composição, as lentes de contacto feitas de copolímeros MMA/VP podem conter 60-85% de água. O MMA é muito hidrofóbico, mas é útil em hidrogéis de lentes de contato macias, pois dá aos polímeros resultantes maior resistência mecânica.
Um outro monômero hidrofílico que tem sido usado com muito sucesso em hidrogéis de lentes de contato é MAA (Fig. 6). Quando adicionado a uma formulação de polímero de lentes macias, resulta em uma lente macia com grupos ionizados (carga negativa) dentro da matriz do polímero, permitindo que a lente absorva mais água. Quanto maior for a quantidade de MAA, maior será o EWC do polímero resultante. Quantidades de MAA na região de 1,5-2,5% aumentarão o conteúdo de água de um material HEMA na faixa média de conteúdo de água de 50-60%, permitindo assim que a permeabilidade do oxigênio aumente significativamente.
Após terem sido fabricadas lentes HEMA/MAA, elas precisam ser ionizadas (ou seja, o átomo de hidrogênio no grupo carboxil é removido). A conversão do grupo carboxilo (CO2H) para a forma mais hidrófila ionizada (o ânion carboxilato, CO2-) produz um aumento no conteúdo de água. Isto é normalmente conseguido lavando as lentes em solução de bicarbonato de sódio ou solução salina tamponada e é referido como “expandindo a matriz”. Infelizmente, usar MAA para aumentar o conteúdo de água de um polímero também tem as suas desvantagens. Estas incluem o seguinte:
Uma lente que é extremamente sensível a mudanças na tonicidade.19 Os íons Na+ presentes na solução salina têm o efeito de ‘proteger’ os ânions de carboxilato. Em soluções hipotônicas (por exemplo, água pura), como estes íons de proteção estão presentes em um grau muito menor, ocorrerá mais repulsão da cadeia, o que aumenta o inchaço da rede e, consequentemente, o EWC do material. Em soluções hipertónicas, ocorre a situação inversa e a rede de material encolhe, causando a diminuição do seu CER.
A lente sensível ao pH.20 Se o pH da solução em que a lente está imersa diminuir (ou seja, a concentração de iões de hidrogénio aumenta), os ânions de carboxilato ficam mais protegidos e a rede fica menos expandida. Isso causará uma diminuição na lente EWC.
Um nível muito significativo de acúmulo de proteínas tanto na superfície da lente quanto dentro da matriz da lente.21,22 No entanto, é a atividade biológica das proteínas depositadas, como a lisozima, que é considerada mais relevante em questões de biocompatibilidade, como conjuntivite papilar relacionada à lente de contato e conforto; ou seja, proteínas que permanecem ativas (ao invés de se desnaturarem) são consideradas biocompatíveis. Verificou-se que a proteína depositada nas lentes HEMA/MAA desnaturaliza a um grau significativamente menor em comparação com outros materiais de lentes.23
Instabilidade dimensional quando a lente é desinfectada por calor.
Metracrilato de glicerilo (GMA) é mais hidrofílico do que o HEMA devido ao facto do monómero conter dois grupos hidroxilos (Fig. 6). Este monômero tem sido usado em materiais de lentes de contato de duas formas principais. O primeiro método tem usado GMA em combinação com MMA para produzir materiais com teor de água na faixa de 30-42%. Estes materiais são considerados mais rígidos e fortes que os hidrogéis pHEMA, mas suas permeabilidades de oxigênio não são ideais para uso no olho.
O segundo método tem sido usar GMA em combinação com HEMA para produzir um material de lentes de contato com alto teor de água, não iônico (até ~70% tem sido possível). Diz-se que estas lentes de contacto são ‘biomiméticas’, ou seja, que melhoram a biocompatibilidade imitando as propriedades hidrofílicas da mucina. Os fabricantes também sugerem que estas lentes mostram uma baixa taxa de desidratação e uma rápida taxa de reidratação, ou seja, têm boas ‘relações de equilíbrio hídrico’. Além disso, pensa-se que os materiais são relativamente resistentes a depósitos e parecem ser relativamente insensíveis a mudanças de pH na faixa de pH 6-10. Um exemplo de tal lente é o material hioxifilcon A usado nas lentes Clear 1 Day fabricadas pela Clearlab. Outro exemplo da chamada lente ‘biomimética’ é a lente Proclear (Coopervision) que contém colina fosforílica (PC) e HEMA. Diz-se que o PC imita a química natural das membranas celulares.