隐形眼镜，到底是什么？ _小知识

很多人都佩戴过隐形眼镜，学名叫做角膜接触镜。薄薄的一层膜片，既清晰又美观，已经成为很多爱美人士的必备用品。但是很少有人知道隐形眼镜到底是个什么东西。今天就来简要介绍一下。

隐形眼镜：高分子科学家献给世界的礼物
角膜接触镜在19世纪就已经出现，开始的形式是质地较硬的硬镜。最初是由玻璃制作，佩戴起来非常不舒适，戴几个小时就得摘下来，到了20世纪三四十年代，高分子学科已经初步建立，市面上已经开始出现各种结构的高分子材料。其中， PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）由于表面光滑度高、抗沉淀性强、透光性能好等优异性能成为了接触镜的首选基材。但整体来讲，硬镜戴起来还是很难受，并且透氧气性差，所以硬镜没有得到大范围的使用。

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而到了上世纪50年代，软镜的出现，才革命性地改变了这一局面。捷克斯洛伐克高分子科学家Otto Wichterle对此有着不可磨灭的贡献。 Wichterle当时在国家科学院的高分子化学所研究一种新型的聚合物——PHEMA（聚羟乙基甲基丙烯酸酯），后来慢慢意识到这种聚合物很有希望开发成软式接触镜。但是由于上级领导并不支持此项工作， Wichterle不得不将自己的研究地点搬到了自己家中，并最终取得了初步成功。美国某知名眼睛保健公司在此基础上改进了制作工艺并在1971年取得了PHEMA软镜的FDA许可证书。由于舒适度大幅提高，软镜开始流行。

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软式接触镜的材质：五花八门
目前为止，可用于制成软镜的高分子材料种类已经变得丰富起来。这要求所使用的高分子具有如下特点：
【隐形眼镜，到底是什么？】透明度高

足够的透氧性（软镜里最重要的指标之一）、离子渗透性、透水性

和人类角膜类似的折射率（1.37左右）

尺寸稳定性高

与眼部环境兼容

基于这些要求，现在的软镜基本做成水凝胶的形式。这里的水凝胶，是一种高分子链的三维交联网络，网络中间填充了大量的水分。原理上水分越多，透氧性越强。

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在化学原理上，该类水凝胶的合成是利用自由基聚合将HEMA等单官能度单体与多官能度单体共聚。
虽然PHEMA是最早也是目前最成功、市场占有率最高的软镜材料，但它的透氧性并不是非常理想。改进方式就是共聚其他亲水单体，如NVP（N-乙烯基吡咯烷酮）、AM（丙烯酰胺）等，以提高整体的含水量与透氧性。
但是，利用增加含水量来增加透氧性的方法是有瓶颈的，它的透氧性极限值只能满足日带需求，对于更长时间的佩戴，则需要全新的软镜材料，比如现在有部分软镜采用的有机硅高分子，如PDMS（聚二甲基硅氧烷）。但是正所谓鱼和熊掌不可兼得，这类聚合物虽然本身透氧性强，但是却是疏水的，一般也要共聚亲水单体或者表面进行亲水处理。总体来讲，这类软镜使用广泛程度依旧不如PHEMA类。
下图是提到的单体与聚合物结构。（注：为书写方便，不考虑聚合物的交联结构，聚合物按相应的线型结构。）