KONTAKT LENSLERE OKSİJEN KONTAKT LENSLERE OKSİJEN DİFÜZYONUNUN ESR TEKNİĞİ İLE DİFÜZYONUNUN ESR TEKNİĞİ İLE

İNCELENMESİİNCELENMESİ

EMİNE AYDIN, EVRİM E. ÖZGÜR*, TURAN ÖZBEY*, MURAT İRKEÇ**, BANU BOZKURT*** ve H.YILMAZ KAPTAN*

  

Türkiye Atom Enerjisi Kurumu,Ankara Nükleer Araştırma ve Eğitim Merkezi,Ankara,Türkiye, eminea@taek.gov.tr*Hacettepe Üniversite Fizik Mühendisliği Bölümü,Ankara,Türkiye,eozgur@hacettepe.edu.tr, tozbey@hacettepe.edu.tr,

kaptan@hacettepe.edu.tr**Hacettepe Üniversitesi Göz Anabilim Dalı,Ankara,Türkiye,mirkec@isnet.net.tr

*** Özel Göz Uzmanı, Ankara,Türkiye,banubozkurt@hotmail.com 

Kontakt Lens Nedir?Kontakt Lens Nedir?

Kontakt lensler; korneaya yerleştirilerek daha net görmeyi sağlayan, gözlüğün alternatifi protezler olarak tanımlanabilir. Başlangıçta sadece görmeyi arttırmak ve kırma kusurlarını düzeltmek için düşünülerek imal edilmişlerse de, kozmetik amaçlı olarak da kullanılmaktadır.

Kontakt Lenslerin SınıflandırılmasıKontakt Lenslerin Sınıflandırılması

• Yumuşak (soft) kontakt lensler• Sert (rigid) kontakt lensler

a. Gaz geçirgen kontakt lensler(RGP)

b. Gaz geçirgen olmayan kontakt lensler (PMMA)

Materyal içeriklerine göre;

*Gaz (oksijen) geçirgen sert kontakt lenslerde, direkt lens üzerinden korneaya gaz geçişi mümkün olduğundan, diğer tipe oranla daha sıklıkla tercih edilmektedir.

**Yumuşak kontakt lensler ise yüksek su içeriklerinden dolayı esnek bir yapıdadırlar, gaz geçirgen özelliğine de sahiptirler. Lens kalınlığına ve su içeriğine göre gaz geçirgenliği değişmektedir.

Burada ifade edilen gaz geçirgenliği oldukça önemlidir, çünkü kornea dediğimiz saydam tabakanın sağlıklı olabilmesi için oksijenin bu tabakaya lens üzerinden sorunsuz geçmesi gerekmektedir.

Sert kontakt lensler, camsı geçiş sıcaklığının altında olan polimerlerden oluşurlar ve genellikle çok az su içerirler veya hiç su içermezler.

Yumuşak kontakt lensler ise kendi camsı geçiş sıcaklığının üstündeki polimerleri içerir ve genellikle yüksek su miktarına sahiptir.

Yüksek su miktarı oksijen geçirgenliğini arttırdığı ve kolay uyum sağladığı için kontakt lenslerde istenilen bir özelliktir.

Kontakt Lenslerin GelişimiKontakt Lenslerin Gelişimi 1845 İngiliz astronom John Frederick William

Herschell, ilk tanımı 1886 Xavier Galezowski,katarakt cerrahisi

sonrasında yara yeri iyileşmesini kolaylaştırmak amacıyla

1930 Joseph Dallos,Lens dizaynına ilişkin önemli gelişmeler

1948 Kevin Tuohy, PMMA’dan yapılan Solexlens ismindeki lensi insanlarda kullanması ile Modern lens çağının başladığı kabul edilir.

1950’ler polimerize hidroksietilmetakrilat (HEMA) maddesinden yapılan hidrojel lenslerin (su içeren) kullanıma girmesi...

ilk yumuşak lens Prag’da Otto Wichterle, Daroslav Lim ve Maximillian Drefius tarafından üretilmiştir.

1966 seri üretimine olanak tanıyan spin- cast makinesi Wichterle icadıdır.

1970’lerde oksijen geçirmeyen PMMA materyalinin yerine oksijen geçirebilen rigid gaz geçirgen lensler (RGP), CAB, Silikon akrilat ve daha sonra florokarbon materyallerden üretilmiştir.

1990’ların başında yumuşak lens üretim teknolojisi değişmiş ve kopyalama sisteminin girişi ile planlı aylık değişim lensleri kullanıma girmiştir.

1996 yılından itibaren de florosilikon hidrojel kontakt lenslerin icadıyla yumuşak kontakt lenslerin oksijen geçirgenlikleri çok arttırılmıştır.

Kornea gözyaşı ve oksijenle beslenir. Bütün lensler az veya çok korneayı bu hayati gıdaları almaktan alıkoyarlar. Kısa veya uzun vadede gözün özelliğine (gözyaşı oranı, alerjik hassasiyet, ve benzeri gibi...) göre problem çıkarmaları kaçınılmazdır. Temizlik kurallarına uygun kullanılıp kullanılmaması da bu süreci kısaltır ya da uzatır.

Kontakt lenslerin oksijen geçirgenlik ölçümü ilk kez I. Fatt tarafından yapılmıştır. Bazı araştırmacılar aynı methodla kontakt lenslerin oksijen geçirgenliğini belirlemiştir.

Oksijen geçirgenlik katsayısı, Dk ve oksijen iletkenlik katsayısı , Dk/l kontakt lenslerin iki önemli fiziksel parametresidir.

Kontakt lenslerde gaz iletimini iki önemli faktör yönlendirir:

1. Dk değeri, lensin oksijen geçirgenliğini gösterir. PMMA, CAB ve silikonda bu terim lens malzemesinin ayrılmaz bir özelliğidir. Yumuşak ve protein lenste, oksijen lensteki suya doğru geçer. Su yüzdesi, yumuşak bir kontakt lensin gaz geçirgenliğini direkt etkiler. Su miktarı ne kadar büyük olursa, gaz geçirgenliği de o kadar büyük olur.

2. Lensin kalınlığı (l) ise diğer kritik faktördür. Korneaya gerekli oksijen ulaşmazsa kornea şişer. Kornea ödemi kontakt lensin merkez kalınlığına bağlıdır. Ölçümler lens ile kornea arasındaki oksijen geriliminin yaklaşık 10 mm Hg olması gerektiğini göstermiştir. 11-19 mm Hg arasındaki basınç korneanın şişmesini önler

Difüzyon KuramıDifüzyon Kuramı

Difüzyon, homojen olmayan bir ortamda konsantrasyonun yüksek olduğu bölgeden, düşük olduğu bölgeye doğru gelişigüzel moleküler hareketler sonucu, bir akının oluşması demektir. Difüzyon, polimerin yapısına ve difüz eden molekülün boyutuna bağlıdır. Fick’ in yasaları ve bu yasaların difüzyon hızını kapsayan geliştirilmiş versiyonları kullanılarak difüzyon mekanizmasını açıklamak mümkün olur.

Matematiksel kuramı ise, bu akının, yani konsantrasyon gradiyenti boyunca olan eksene dik bir birim alandan geçen net molekül miktarının, konsantrasyonun gradienti ile orantılı olmasına dayanır.

Düzlem Levhada DifüzyonDüzlem Levhada Difüzyon

1. Fick Yasasıx

CDF

CDt

C 2 2. Fick Yasası

Fick’in 2. yasasının düzlem levhada için çözümü;

0

22222

4/)12(exp)12(

181

n

t tnDnM

M

0

1R

R

M

Mt t

(1)

(2)

(3)

(4)

Mt → t zamanında yapıya giren madde miktarı

 M∞ → t→ ∞ durumunda yapıya giren madde miktarı

 

Düzlem Levhada DifüzyonDüzlem Levhada Difüzyon

0

22222

0

4/)12(exp)12(

18

n

t tnDnR

R

220 4/exp tDRRt

2

20 4

ln

t

RR

D

(5)

(6)

(7)

R0 → başlangıçtaki radikal miktarı

Rt → havaya açıldıktan t zaman sonra kalan radikal miktarı

Örnek Hazırlama ve IşınlamaÖrnek Hazırlama ve Işınlama

Yaklaşık aynı çap ve kalınlığa sahip kontakt lens örnekleri, 5 mm çaplı ve 17cm uzunluğundaki rodajlı pyreks ESR tüplerine konulmuş;bir saat vakumlanmıştır (10-3 Torr ).

Vakumda, oda sıcaklığında -kaynağı ile ışınlanmış kontakt lenslerin vakumdaki spektrumunu kaydettikten sonra, örneklerin içinde bulunduğu ESR tüpleri kırılarak örnek havaya açılmıştır. Zaman kaybetmeden tüp tekrar kaviteye yerleştirilerek belirli aralıklarla spektrumları kaydedilmiştir. Oksijenli ortamda kontakt lens örneklerinin ESR şiddetleri ölçülmüştür.

Çizelge 1. Spektrumların kaydedildiği spektrometre çalışma koşulları 

Sıcaklık Oda Sıcaklığı

Tarama Alanı 200 G

Mikrodalga Gücü

2 mW

Tarama Süresi (Çözünürlük)

84s (1024)

Modülasyon Genliği

1 G

Modülasyon Frekansı

100 kHz

Mikrodalga Frekansı

~9,4 GHz

Deneysel BulgularDeneysel Bulgular

Şekil1. 2 kGy ışınlanmış kontakt lens örneğinin vakumda oda sıcaklığında kaydedilmiş ESR spektrumu

Deneysel BulgularDeneysel Bulgular

Şekil 2. Işınlanmış kontakt lens örneğinin vakumdaki ESR spektrumu ve örnek havaya açıldıktan sonra spektrumdaki değişim

Deneysel BulgularDeneysel Bulgular

Şekil 3. Deney sırasında izlenen çizgilerin tepeden tepeye şiddetleri

Deneysel BulgularDeneysel Bulgular

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

0 50 100 150 200 250 300 350

Zaman (dak )

ES

R Ş

idd

eti

B+

B-

C

A

Şekil 4. İzlenen çizgilerin radikal konsantrasyonunun (ESR şiddetlerinin) zamanla değişimi

Deneysel BulgularDeneysel Bulgular

Şekil 5. Spektrumdaki C çizgisi için -zaman grafiği

)( 0RRn t

Çizelge 2. ESR spektrumunda izlenen A,B+ ,B- , C çizgileri için Çizelge 2. ESR spektrumunda izlenen A,B+ ,B- , C çizgileri için belirlenen difüzyon katsayılarıbelirlenen difüzyon katsayıları

  D (cm2/s)

Çizgi 1. Bölge 2. Bölge

A 1,26 x 10-8 1,38 x 10-9

B+ 1,56 x 10-8 1,61 x 10-9

B- 1,82 x 10-8 1,15 x 10-9

C 1,10 x 10-8 1,01 x 10-9

D(hızlı bozunum) : (1,5 ± 0,4) x 10-8 cm2/s

D(yavaş bozunum) : (1,3 ± 0,3 ) x 10-9 cm2/s

Benzetişim ÇalışmasıBenzetişim Çalışması

Şekil 6. 2 kGy ışınlanmış kontakt lens örneğinin deneysel spektrumu ve benzetişim spektrumu

HEMA HEMA EDMA’ nEDMA’ nıın yapn yapııssıı CH3

CH2C

C

OO

CH2

CH2

OH

CH3

CH2C

C

OO

CH2

CH2

O

O

C

CH3

CH2

Şekil 7: Literatürde poly-2-hydroxypropylmethacrylate için verilmiş ESR spektrumu