ИСКУССТВЕННЫЙ ХРУСТАЛИК ГЛАЗА Российский патент 2007 года по МПК A61F2/16 A61L27/00 

Изобретение относится к медицине, а именно к офтальмологии, и может использоваться для интраокулярной коррекции зрения после экстракции катаракты любой этиологии.

Для обеспечения зрения человеческий глаз пропускает свет через своеобразный естественный объектив, состоящий из двух линз - роговицы и хрусталика, с помощью которых формируются изображение предмета на светочувствительном элементе глаза - сетчатке. Таким образом, качество фокусируемого изображения зависит от прозрачности хрусталика. Когда возрастные изменения, травма или болезнь вызывают снижение прозрачности хрусталика глаза, зрение портится, так как, во-первых, изображение предмета на сетчатке становится нерезким и, во-вторых, уменьшается общее количество света, попадающего на сетчатку. Этот порок хрусталика известен в медицине как катаракта. Хирургическое лечение катаракты осуществляется путем удаления помутневшего хрусталика и имплантацией на его место искусственного, называемого также интраокулярной линзой (ИОЛ).

Искусственный хрусталик глаза, как правило, состоит из двух элементов - оптического и опорного. Основным элементом хрусталика, обеспечивающим глазу возможность видеть, является оптическая часть, которая представляет собой линзу, выполненную из прозрачного материала и имеющую специальную форму, благодаря которой изображение попадает на сетчатку глаза. Опорная часть искусственного хрусталика служит оправой для линзы и средством, позволяющим надежно закрепить ее на мягких тканях глаза.

Обычно искусственные хрусталики производятся из твердых пластиков, таких, например, как полиметилметакрилат (ПММА), из кремнийорганических полимеров, например, из эластосила, и мягких пластиков, сделанных из силикона, мягких акрилов, и гидрогелей. Искусственные хрусталики, изготовленные из твердых пластиков, устанавливают через разрез, выполненный в районе удаленного хрусталика, при этом не требуется никаких дополнительных приспособлений. Искусственные хрусталики, выполненные из мягких пластиков, устанавливают также через разрез, но меньший, так как они способны складываться или скручиваться, но при этом используются различные приспособления для их введения в глаз, например инжекторные картриджи [Патенты США №№ 4681102, 5494484, 5275604 и др.].

Следует отметить, что материалы, используемые в искусственных хрусталиках, должны обладать химической и биологической инертностью, а также способностью поглощать излучение во всем ультрафиолетовом диапазоне и примыкающей к нему синей части видимого диапазона при высокой прозрачности в остальной видимой части спектра. Химическая и биологическая инертность материала обеспечивает отсутствие послеоперационных осложнений, сохранность тканей глаза, в который имплантирован хрусталик, предотвращает отторжение, различные воспаления и омертвление тканей. Способность искусственного хрусталика поглощать излучение во всем ультрафиолетовом диапазоне и примыкающей к нему синей части видимого диапазона позволяет выполнить еще одну функцию хрусталика, а именно функцию естественного фильтра, защищающего сетчатку от вредного воздействия названного коротковолнового излучения. Прозрачность искусственного хрусталика позволяет выполнять основные функции природного хрусталика - пропускать свет и формировать изображение на сетчатке глаза.

Кроме того, желательно, чтобы материал хрусталика имел высокий показатель преломления, низкую плотность, упругую гибкость и устойчивость к старению при длительной эксплуатации. Высокий показатель преломления позволяет выполнять линзы меньшей кривизны, следовательно, меньшей массы, с меньшими оптическими искажениями. Низкая плотность материала также снижает массу линзы. Часто применяемые в настоящее время гибкие линзы, обладающие высокой упругостью, позволяют выполнять операции по имплантации ИОЛ через разрез меньшего размера, что снижает продолжительность послеоперационного периода, сводя его в некоторых случаях к нулю.

Однако практика показала, что большинство традиционно используемых для изготовления искусственных хрусталиков материалов, удовлетворяющих большей части вышеприведенных требований, оказались подвержены старению - временной деградации, в результате чего линзы хрусталиков теряли со временем свою прозрачность и другие необходимые свойства. Такие хрусталики перестают выполнять свою функцию, зрение прооперированных пациентов снижается, а выполнение повторной операции не всегда возможно.

Например, известен искусственный хрусталик глаза, содержащий линзу, изготовленную из материала, абсорбирующего ультрафиолетовый спектр излучения, который представляет собой полимерную композицию, состоящую из полиметилметакрилата, 4-алкокси-2-гидроксибензофенона или тетраоксибензофенона как ультрафиолетабсорбирующего материала, 4-(2,4-диметилфенилазон)-5-метил-2-фенил-1,2,3-триазола, и дибутилфталата как пластификатора, в следующем вес.% соотношении: ультрафиолетабсорбирующий материал - от 1.65 до 3.0, жирорастворимый краситель 4-(2,4 диметилфенилазон)-5-метил-2-фенил-1,2,3-триазол - от 0.011 до 0.016, дибутилфталат - от 4.8 до 5.0, полиметилметакрилат - остальное до 100% [Патент США №5346507]. Недостатком этого искусственного хрусталика является старение с течением времени полимерного материала, из которого он выполнен, в результате чего может измениться его структура и нарушиться необходимая прозрачность.

Известен также искусственный хрусталик глаза, изготовленный из ультрафиолетабсорбирующей композиции, состоящей из 2-(2'-гидрокси-5'-акрилолоксиалкоксифенил (-2Н-бензотризол) и сополимеров с одним или более другими мономерами, сополимеризующимися с ними, преимущественно акриловыми мономерами, используемыми в окулярных устройствах, преимущественно интраокулярных линзах и контактных линзах. Этот материал имеет химическую формулу , где R₁ - это Н, галоген или алкокси из одного или трех атомов углерода, R₂ - выбран из группы, состоящей из Н, СН₃, и т-акрил из 4 или 6 атомов углерода, и R₃ является , где R' - это С_2-10 алкилин, который имеет пространственную цепь, и R" - это Н, СН₃ или СН₂Х, где Х является галогеном [Патент США №4716234]. Этот хрусталик также имеет склонность к старению и при длительной эксплуатации может потерять прозрачность и другие полезные свойства.

Известен искусственный хрусталик глаза, выполненный из светопроницаемого полимера 2-гидроксиэтил метакрилата или из такого сополимера, где 2-гидроксиэтил метакрилат составляет не менее 50%, а остальное - негидрофильный сомономер, который имеет гидрофильный впитывающий прозрачный поверхностный слой и внутренний слой с меньшей способностью к впитыванию жидкости [Патент США №4893918]. Этот хрусталик также непригоден для длительного использования ввиду возможного старения полимера и утери им необходимых свойств.

Известен также искусственный хрусталик глаза, содержащий опорную и оптическую части, выполненные из кремнийорганического материала отвержденной композиции, полученной вулканизацией смеси d, α-бис-тривинилсилоксиолигодиметил (метилфенил) силоксана и ω, α-бис-триметил (диметилгидро)олигометил (фенил)силоксана при соотношении указанных компонентов 100:1-100:20 мас.ч. [А.С. СССР №1428368, МПК А61F 2/16]. Этот хрусталик при его использовании позволяет снизить длительность послеоперационного периода, однако искусственный материал, из которого он выполнен, также как и у других вышеописанных хрусталиков при длительной эксплуатации подвергается старению, утрачивая, как минимум, свою прозрачность.

Не подвержен старению известный искусственный хрусталик глаза, содержащий опорную часть и линзу, выполненную из оптически анизотропного одноосного кристалла, главная оптическая ось которого ориентирована перпендикулярно главной плоскости линзы [Патент РФ №2045137, МПК 6 A61F 2/16]. В качестве названного кристалла в этом патенте предлагается использовать лейкосапфир (кристаллический Al₂О₃ - сапфир, не содержащий примесей), рубин (кристаллический Al₂О₃, допированный ионами Cr³⁺) или рутил (одна из модификаций кристаллического TiO₂). Искусственный хрусталик, выполненный из лейкосапфира, является наиболее близким аналогом предлагаемого искусственного хрусталика и принят за прототип изобретения. Несомненным достоинством такого хрусталика из лейкосапфира является свойственный ему высокий показатель преломления, химическая и биологическая инертность, а также неподверженность старению, то есть он может сохранять свои свойства длительное время. К недостаткам хрусталика, выполненного из такого материала, следует отнести отсутствие поглощения в ближнем ультрафиолете и синей части видимого диапазона, что негативно сказывается на сетчатке глаза.

Предлагаемое изобретение решает задачу создания искусственного хрусталика глаза, не подверженного старению, который при этом обеспечивает поглощение во всем ультрафиолетовом диапазоне и примыкающей к нему синей части видимого диапазона, предохраняя тем самым сетчатку глаза от повреждений ультрафиолетовым и коротковолновым синим излучением.

Поставленная задача решается тем, что предлагается искусственный хрусталик глаза, включающий оптическую часть в виде линзы, выполненной из монокристалла сапфира, допированного ионами трехвалентного никеля (Ni³⁺) и/или трехвалентного железа (Fe³⁺) в концентрации 0.05-3.00 мас.% в пересчете на оксиды.

Такой кристалл сапфира имеет желтую окраску и характеристики, близкие к характеристикам естественного хрусталика. На чертеже приведены данные, полученные при сравнении поглощения ультрафиолетового и прилежащего к нему синего диапазона света хрусталиком, линза которого изготовлена из Ni³⁺(Fe³⁺):Al₂O₃ (столбец 2) с поглощением хрусталика человеческого глаза (столбец 1). Из чертежа видно, что при длине волны 408 нм искусственный хрусталик поглощает так же, как и натуральный. При длине волны 430 нм искусственный хрусталик поглощает на 10% меньше, чем натуральный, а при 465 нм разница составляет не более 3%. Таким образом, хрусталик, оптическая часть которого выполнена из предлагаемого материала, имеет характеристики по поглощению в УФ и синем диапазоне, практически совпадающие с характеристиками натурального хрусталика.

При этом предлагаемый хрусталик не имеет в своем составе химических веществ, способных индуцировать изменение метаболических реакций между имплантированным хрусталиком и живыми тканями глаза, обеспечивается химическая и биологическая инертность линзы по отношению к окружающим тканям глаза.

Ввиду твердости линзы хрусталика не происходит нарушения ее оптических характеристик: рефракции, разрешающей способности, пропускания в видимой области спектра. При длительном использовании не снижается чистота оптической поверхности линзы и ее прозрачность. Использование описанного хрусталика в хирургической практике может привести также к снижению послеоперационных осложнений (например, кистоидный отек сетчатки, стерильные увенты), улучшению зрительного восприятия, например устранению хроматических аберраций у афакичных больных.

Важно также отметить, что у сапфира, допированного указанными примесями, разница в показателях преломления в различных направлениях незначительна: n_о=1.77 и n_е=1.76. Поэтому нет жесткого требования по ориентировке главной плоскости линзы к оптической оси кристалла, как у прототипа, где они должны быть перпендикулярны. Оптическая ось кристалла и оптическая ось линзы могут совпадать, но могут и располагаться под произвольным углом друг к другу.

Следует отметить, что у сапфира, допированного указанными примесями, в основном поглощение ультрафиолетового и прилежащего к нему синего диапазона света 35-98% - в интервале до 420 нм, 10-75% - в интервале 420-450 нм, 10-50% - в интервале 450-480 нм, 5-40% - в интервале 480-510 нм и не более 5% - в интервале 510-800 нм.

Искусственный хрусталик из допированного названными веществами сапфира может быть выполнен любой конфигурации, в том числе монофокальным с гладкими рефракционными поверхностями, либо мультифокальным с дифракционной структурой на одной из рефракционных поверхностей.

Кристаллы сапфира, допированного трехвалентными ионами никеля и железа, могут быть выращены искусственным способом с применением известных технологий. При этом характеристики получаемых кристаллов могут быть заданы заранее. Обработка кристаллов для получения линз заданного диаметра, толщины кривизны, и др. может осуществляться при помощи лазерного луча, что обеспечивает высокую точность воспроизводства геометрии интраокулярной линзы.

Изобретение относится к медицине, а именно к офтальмологии, и может использоваться для интраокулярной коррекции зрения после экстракции катаракты любой этиологии. Данный хрусталик глаза содержит оптическую часть в форме линзы, выполненную из монокристаллического сапфира. При этом монокристаллический сапфир допирован ионами трехвалентного никеля и/или трехвалентного железа в концентрации 0.05-3.00 мас.% в пересчете на оксиды. Применение данного хрусталика позволит защитить сетчатку глаза от повреждений ультрафиолетовым и коротковолновым синим излучением за счет того, что заявленный искусственный хрусталик глаза не подвержен старению и при этом обеспечивает поглощение во всем ультрафиолетовом диапазоне и примыкающей к нему синей части видимого диапазона. 4 з.п. ф-лы. 1 ил.

1. Искусственный хрусталик глаза, содержащий оптическую часть в форме линзы, выполненной из монокристаллического сапфира, отличающийся тем, что монокристаллический сапфир допирован ионами трехвалентного никеля и/или трехвалентного железа в концентрации 0,05-3,00 мас.% в пересчете на оксиды.2. Искусственный хрусталик глаза по п.1, отличающийся тем, что оптическая ось линзы хрусталика совпадает с главной оптической осью кристалла сапфира или отклонена от нее на произвольный угол.3. Искусственный хрусталик глаза по п.1, отличающийся тем, что он имеет поглощение ультрафиолетового и прилежащего к нему синего диапазона света 35-98% в интервале до 420 нм, 10-75% в интервале 420-450 нм, 10-50% в интервале 450-480 нм, 5-40% в интервале 480-510 нм и не более 5% в интервале 510-800 нм.4. Искусственный хрусталик глаза по п.1, отличающийся тем, что он выполнен монофокальным.5. Искусственный хрусталик глаза по п.1, отличающийся тем, что он выполнен мультифокальным.